JPH05146643A - Purification of exhaust gas - Google Patents

Purification of exhaust gas

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JPH05146643A
JPH05146643A JP4130195A JP13019592A JPH05146643A JP H05146643 A JPH05146643 A JP H05146643A JP 4130195 A JP4130195 A JP 4130195A JP 13019592 A JP13019592 A JP 13019592A JP H05146643 A JPH05146643 A JP H05146643A
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JP
Japan
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exhaust gas
filter
nox
porous ceramic
ceramic layer
Prior art date
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Application number
JP4130195A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kadoya
聡 角屋
Seiji Makino
誠二 牧野
Kiyohide Yoshida
清英 吉田
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Publication date
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Priority to DE4221363A priority patent/DE4221363A1/en
Publication of JPH05146643A publication Critical patent/JPH05146643A/en
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Abstract

PURPOSE:To efficiently reduce and remove NOx in exhaust gas by forming a porous ceramic layer having a special specific surface area to the surface of a porous ceramic filter having a specific void and supporting a catalyst on said ceramic layer to form a purifying material and providing the purifying material on the way of an exhaust gas conduit. CONSTITUTION:A porous ceramic layer with a specific surface area of 2m<2>/g or more is formed to the surface of a porous ceramic filter with a void of 20-90% and a catalyst consisting of an alkali metal element and an element selected from Cu, Co and the like is supported on the porous ceramic layer. In this case, the porous ceramic layer is set to 5-20% by wt. of the filter and the catalyst is set to 0.05-3% by wt. of the porous ceramic layer. This gas purifying material is provided on the way of an exhaust gas passage and liquid hydrocarbon is added to exhaust gas on the upstream side of the purifying material and the temp. of the exhaust gas passing through the purifying material is held to 200-500 deg.C. By this method, NOx is effectively removed.

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、各種燃焼機関より排出
される排ガス中の窒素酸化物を効果的に還元除去するこ
とができる排ガス浄化方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purification method capable of effectively reducing and removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from various combustion engines.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
用エンジン等の内燃機関、各種外燃機関及び工場等の燃
焼機器などから排出される排ガス中には、一酸化窒素、
二酸化窒素等の窒素酸化物(以下NOx と呼ぶ) や、微粒
子状炭素物質が含まれており、これらは環境を汚染する
ものとして問題化している。特にNOx は酸性雨の原因の
一つとされており、その効果的な除去方法の確立が目指
されている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobile engines, various external combustion engines and combustion equipment such as factories contains nitric oxide,
Nitrogen dioxide and other nitrogen oxides (hereafter referred to as NOx) and particulate carbonaceous substances are contained, and these are becoming a problem as they pollute the environment. In particular, NOx is considered to be one of the causes of acid rain, and the aim is to establish an effective removal method.

【0003】排ガス中のNOx を除去する方法には、たと
えばガソリンエンジンからの排ガスに対しては、いわゆ
る3元触媒を用いる方法がある。また、大規模な固定燃
焼装置(工場等の大型燃焼機等)からの排ガスに対して
は、V2 5 等の金属酸化物触媒を用い、還元剤として
アンモニアを導入してNOx を還元する選択的接触還元法
が採用されている。
As a method for removing NOx in exhaust gas, there is a method using a so-called three-way catalyst for exhaust gas from a gasoline engine, for example. Further, for exhaust gas from a large-scale fixed combustion device (large-scale combustor in a factory, etc.), a metal oxide catalyst such as V 2 O 5 is used, and ammonia is introduced as a reducing agent to reduce NOx. The selective catalytic reduction method has been adopted.

【0004】しかしながら、たとえば、ディーゼルエン
ジンから排出される排ガスや、いわゆるリーン状態のガ
ソリンエンジンの排ガスの場合のように、酸素濃度が比
較的高い排ガスに対しては、上記の3元触媒方式では効
率のよいNOxの除去は行えない。また、排ガスにアンモ
ニアを混入してNOx を還元除去する方法は、アンモニア
が高価であること、またアンモニアは毒性を有するこ
と、一般に装置が大型になること等の問題点があり、自
動車等の移動する排ガス発生源には適用できない。
However, the above-mentioned three-way catalyst system is efficient for exhaust gas with a relatively high oxygen concentration, such as exhaust gas emitted from a diesel engine or exhaust gas from a so-called lean gasoline engine. It is not possible to remove good NOx. In addition, the method of reducing and removing NOx by mixing ammonia in exhaust gas has problems that ammonia is expensive, that ammonia has toxicity, and that the size of the device is generally large. It is not applicable to the exhaust gas source.

【0005】したがって、酸素濃度が比較的高い排ガス
中のNOx を低減(除去)する新規な方法の確立が望まれ
ており、これまでに様々な試みがなされてきた。
Therefore, the establishment of a new method for reducing (removing) NOx in exhaust gas having a relatively high oxygen concentration is desired, and various attempts have been made so far.

【0006】たとえば、銅を含有するゼオライトやAl2
3 などの触媒を用い、排ガスに炭素数の少ない炭化水
素を添加してNOx を還元する方法が提案されている(S
AETechnical paper 900496, 1990 、特開昭63−
100919号等)。しかしながら、この方法は、酸素
濃度が高いときのNOx 還元特性や、耐久性等においてま
だ問題が残っており、実用的ではない。
For example, copper-containing zeolite and Al 2
A method of reducing NOx by adding a hydrocarbon having a small carbon number to exhaust gas using a catalyst such as O 3 has been proposed (S
AE Technical paper 900496, 1990, JP-A-63-
100919 etc.). However, this method is not practical because there are still problems in NOx reduction characteristics when oxygen concentration is high and durability.

【0007】また、排ガス中に炭化水素を導入して、こ
の炭化水素により排ガス中のNOx を還元除去する方法が
ある。その一例として、特公昭44−13002号に
は、白金族触媒を担持したハニカム状のセラミックフィ
ルタに温度及び流量を制御しながら排ガスを通すととも
に、ガス状の還元性燃料(具体的にはメタン等)を添加
する方法が開示されている。
There is also a method of introducing a hydrocarbon into the exhaust gas and reducing and removing NOx in the exhaust gas by the hydrocarbon. As an example thereof, Japanese Examined Patent Publication No. 44-13002 discloses that a honeycomb-shaped ceramic filter carrying a platinum group catalyst allows exhaust gas to flow while controlling the temperature and the flow rate, and a gaseous reducing fuel (specifically, methane or the like). ) Is disclosed.

【0008】しかしながら、この方法ではディーゼルエ
ンジン等の排ガス中のNOx を効率よく還元するには十分
ではない。本発明者等の研究によれば、ディーゼルエン
ジンの排ガスに対し、標準状態でガス状となる低炭素数
の炭化水素(メタン、プロパン等)をNOx の還元剤とし
て添加しても、それ程大きなNOx 除去率が得られないこ
とがわかった。
However, this method is not sufficient for efficiently reducing NOx in the exhaust gas of a diesel engine or the like. According to the research conducted by the present inventors, even if a low carbon number hydrocarbon (methane, propane, etc.), which becomes gaseous in a standard state, is added to the exhaust gas of a diesel engine as a NOx reducing agent, NOx having such a large amount is generated. It was found that the removal rate could not be obtained.

【0009】また、酸素及びNOx を含有する排ガスに炭
化水素を混合し、酸素と炭化水素とを反応させて炭化水
素を部分酸化させ、還元性の水素と一酸化炭素に変性さ
せるとともに酸素濃度を減少させた上、この生成変性ガ
スと排ガスに含まれるNOx とを反応させて、窒素、炭酸
ガス及び水に分解する方法(特開昭49−122474
号)もあるが、この方法ではNOx の還元反応を600℃
程度の比較的高温で行わなければならず、自動車の排ガ
ス浄化には適さない。
Further, a hydrocarbon is mixed with the exhaust gas containing oxygen and NOx, and the oxygen and the hydrocarbon are reacted with each other to partially oxidize the hydrocarbon to modify it into reducing hydrogen and carbon monoxide. In addition to reducing the amount, the generated modified gas is reacted with NOx contained in the exhaust gas to decompose it into nitrogen, carbon dioxide gas and water (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 122-122474).
No.), but with this method, the NOx reduction reaction is performed at 600 ° C.
It has to be performed at a relatively high temperature, and is not suitable for purifying exhaust gas from automobiles.

【0010】さらに別な方法として、燃焼排ガスの高温
部に還元剤として石油系燃料を単独あるいは燃焼排ガス
の一部または空気と燃焼排ガスの一部とで希釈して添加
し、その下流に空気を添加して燃焼排ガス中のNOx を低
減するにあたり、比(燃焼排ガス中の残存酸素量/添加
する石油系燃料の完全燃焼に要する酸素量)が特定の範
囲内となるように、メタン、プロパン、ガソリン、灯
油、ナフサ、重油等の石油系燃料を複数段に分けて添加
し、NOx を低減する方法がある(特開昭54−7916
1号)。
As another method, a petroleum-based fuel as a reducing agent is added alone or diluted with a part of the combustion exhaust gas or with air and a part of the combustion exhaust gas to a high temperature portion of the combustion exhaust gas, and air is added downstream thereof. To reduce NOx in flue gas by adding methane, propane, methane, propane, so that the ratio (residual oxygen amount in flue gas / oxygen amount required for complete combustion of petroleum-based fuel to be added) falls within a specific range. There is a method for reducing NOx by adding petroleum-based fuel such as gasoline, kerosene, naphtha, and heavy oil in multiple stages to reduce NOx (Japanese Patent Laid-Open No. 54-7916).
No. 1).

【0011】しかしながら、この方法では、還元剤とNO
x とを反応させる部位を1000℃以上に保持しないと
効果的なNOx の除去ができず、これも自動車の排ガス浄
化には適さない。
However, in this method, the reducing agent and NO
Unless the site that reacts with x is kept at 1000 ° C or higher, NOx cannot be effectively removed, which is also not suitable for exhaust gas purification of automobiles.

【0012】したがって本発明の目的は、ディーゼルエ
ンジンの排ガス等にみられるような、比較的酸素濃度が
大きく、またパティキュレートがほとんど存在しないよ
うな排ガス中に含まれるNOx を、実際の自動車の排ガス
温度程度の比較的低温で、効果的に除去することができ
る排ガス浄化方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to reduce NOx contained in exhaust gas having a relatively high oxygen concentration and almost no particulates, such as that found in exhaust gas of diesel engines, to the actual exhaust gas of automobiles. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purification method that can be effectively removed at a relatively low temperature such as a temperature.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、特定の空孔率を有する多孔質セラ
ミックスからなるフィルタの表面に、特定の比表面積を
有する多孔質セラミック層を形成し、かつこの多孔質セ
ラミック層に特定の金属元素からなる触媒を担持してな
る排ガス浄化材を排ガス導管の途中に設置し、特定の液
状炭化水素を排ガス浄化材の上流側に添加してやれば、
排ガス中のNOx を効率良く還元除去することができるこ
とを発見した。そして、比較的酸素濃度が大きく、また
パティキュレートがほとんど存在しないような排ガスに
おいては、触媒の担持量を少なめにしたほうが、NOx の
除去率が向上することを発見し、本発明を完成した。
As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventors have found that a porous ceramic layer having a specific surface area is formed on the surface of a filter made of a porous ceramic having a specific porosity. And form an exhaust gas purifying material in which a catalyst made of a specific metal element is supported on the porous ceramic layer in the middle of the exhaust gas conduit, and add a specific liquid hydrocarbon to the upstream side of the exhaust gas purifying material. If
It was discovered that NOx in exhaust gas can be efficiently reduced and removed. In the exhaust gas having a relatively high oxygen concentration and almost no particulates, it was discovered that the NOx removal rate is improved by reducing the amount of the catalyst supported, and the present invention was completed.

【0014】すなわち、本発明の排ガス浄化方法は、空
孔率が20〜90%の多孔質セラミックス製フィルタの
表面に、比表面積が2m2 /g以上の多孔質セラミック
層を形成し、かつこの多孔質セラミック層に、(a) アル
カリ金属元素と、(b) Cu、Co、Mn及びVからなる群から
選ばれた元素の1種又は2種以上とからなる触媒を担持
してなる排ガス浄化材を排ガス流路の途中に設置し、前
記排ガス浄化材の上流側で排ガス中に液状炭化水素を添
加して前記排ガス中の窒素酸化物を還元除去する方法で
あって、前記多孔質セラミック層は、前記フィルタの5
〜20重量%であるとともに、前記触媒は前記多孔質の
セラミック層の0.05〜3.0重量%であり、前記排
ガス浄化材を通る排ガスの温度を200〜500℃に保
つことにより、前記液状炭化水素を還元剤として前記排
ガス中の窒素酸化物を還元除去することを特徴とする。
That is, according to the exhaust gas purification method of the present invention, a porous ceramic layer having a specific surface area of 2 m 2 / g or more is formed on the surface of a porous ceramics filter having a porosity of 20 to 90%, and Exhaust gas purification in which a porous ceramic layer carries a catalyst comprising (a) an alkali metal element and (b) one or more elements selected from the group consisting of Cu, Co, Mn and V A method of installing a material in the middle of an exhaust gas flow path, adding a liquid hydrocarbon into the exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purifying material to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas, wherein the porous ceramic layer Is the filter 5
˜20% by weight, the catalyst is 0.05 to 3.0% by weight of the porous ceramic layer, and the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purifying material is kept at 200 to 500 ° C. It is characterized in that nitrogen oxide in the exhaust gas is reduced and removed by using liquid hydrocarbon as a reducing agent.

【0015】以下本発明を詳細に説明する。本発明で
は、排ガス浄化材として、耐熱性、耐熱衝撃性等に優れ
た多孔質のセラミックフィルタの表面に、やはり多孔質
のセラミックスからなる層を形成したものを用いる。
The present invention will be described in detail below. In the present invention, as the exhaust gas purifying material, a porous ceramic filter having excellent heat resistance, thermal shock resistance and the like, on which a layer of porous ceramic is formed, is used.

【0016】まず、フィルタを構成するセラミックスと
しては、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、アルミ
ナ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、シリカ−チタニ
ア、シリカ−ジルコニア、チタニア−ジルコニア、ムラ
イト、コージェライト等を用いることができる。高耐熱
性が要求されるときは、コージェライト、ムライト、ア
ルミナ及びその複合体等を用いるのが好ましい。
First, as the ceramics constituting the filter, alumina, silica, silica-alumina, alumina-zirconia, alumina-titania, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia, mullite, cordierite, etc. may be used. it can. When high heat resistance is required, it is preferable to use cordierite, mullite, alumina and composites thereof.

【0017】排ガスが浄化材内を通過する際に、排ガス
中のNOx と排ガス中に添加された液状炭化水素(詳しく
は後述する)とが反応し、NOxが還元除去されるが、こ
の還元反応を効果的に進行させるためには、浄化材とし
て、ガスとの接触面積が大きくなるような気孔の小さな
ものを用いる必要がある。また、圧力損失が許容範囲に
入るような空孔率を有する必要がある。したがって、浄
化材の母材となるセラミックフィルタの空孔率は20〜
90%とする。空孔率が20%未満であると浄化材内を
排ガスが通過しにくくなり、実用上好ましくない。また
浄化材内の幾何学的表面積が小さくなるのでNOx の還元
反応を助長できず、NOx の除去率が低下する。一方、9
0%を超えるものとすると、浄化材の強度が低下し、ま
た排ガスがあまりにも容易に通過してしまうので、やは
りNOx の除去率を低下させる。好ましくは、空孔率を4
0〜80%とする。
When the exhaust gas passes through the purification material, NOx in the exhaust gas reacts with liquid hydrocarbons added to the exhaust gas (details will be described later) to reduce and remove NOx. In order to effectively proceed with the above, it is necessary to use, as the purifying material, a material having small pores such that the contact area with the gas becomes large. Further, it is necessary to have a porosity such that the pressure loss falls within an allowable range. Therefore, the porosity of the ceramic filter, which is the base material of the purification material, is 20 to
90%. If the porosity is less than 20%, it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the purification material, which is not preferable in practice. Further, since the geometric surface area in the purification material becomes small, the NOx reduction reaction cannot be promoted, and the NOx removal rate decreases. On the other hand, 9
If it exceeds 0%, the strength of the purification material decreases and the exhaust gas passes through too easily, so that the NOx removal rate also decreases. Preferably, the porosity is 4
0 to 80%.

【0018】フィルタの形状及び大きさは、目的に応じ
て種々変更できる。またその内部構造としては、フォ
ーム型、ハニカム構造型、繊維状耐火物からなる三
次元網目構造型等とすることができる。製造の容易さ等
を考えれば、フォーム型のセラミックフィルタを使用す
るのが好ましい。
The shape and size of the filter can be variously changed according to the purpose. The internal structure may be a foam type, a honeycomb structure type, a three-dimensional mesh structure type made of fibrous refractory, or the like. Considering the ease of manufacturing and the like, it is preferable to use a foam type ceramic filter.

【0019】フォーム型フィルタは種々の方法により形
成することができるが、特に特公表平2−502374
号に記載の方法により形成したものが好ましい。この方
法では、以下の発泡性組成物を用いて多孔質のセラミッ
ク材を製造する。すなわち、ここで用いられる組成物
は、アルカリ金属シリケート、アルカリ金属アルミネー
ト、耐火性セラミック物質、粘度変性兼ゲル強化剤、界
面活性剤及び金属粉末を含有する水性の混合物よりなる
発泡性の組成物であって、前記金属粉末は、組成物中の
アルカリ性物質と反応するに十分な量存在しており、前
記アルカリ金属シリケートと前記アルカリ金属アルミネ
ートとが反応して、所望の成形体形状に組成物をセット
するための結合剤となる自己セット性アルカリ金属アル
ミノシリケートヒドロゲルを形成し、且つ前記組成物中
のアルカリ性物質と前記金属粉末が反応する際に、副生
物として水素ガスを発生し、この水素ガスが前記界面活
性剤とともに前記ヒドロゲルがセット硬化するまえに、
前記組成物中に顕著な多孔度を生じさせることができる
組成物である。
The foam type filter can be formed by various methods, but in particular, Japanese Patent Publication No. 2-502374.
It is preferably formed by the method described in No. In this method, the following foamable composition is used to produce a porous ceramic material. That is, the composition used herein is a foamable composition consisting of an aqueous mixture containing an alkali metal silicate, an alkali metal aluminate, a refractory ceramic material, a viscosity modifying and gel toughening agent, a surfactant and a metal powder. The metal powder is present in an amount sufficient to react with the alkaline substance in the composition, and the alkali metal silicate and the alkali metal aluminate react with each other to form a desired molded body shape. Forming a self-setting alkali metal aluminosilicate hydrogel that serves as a binder for setting a substance, and when an alkaline substance in the composition reacts with the metal powder, hydrogen gas is generated as a by-product, and Before the hydrogen gas set hardens the hydrogel together with the surfactant,
A composition capable of producing a remarkable porosity in the composition.

【0020】なお、フォーム型フィルタを浄化材として
使用する場合、許容される圧力損失の範囲で、フィルタ
の一方の端部、特に下流側を高密度薄層部とし、他方を
低密度部とし、フィルタ効果を上げる方法も用いること
ができる。なお、ここで言う低密度部は、上述した空孔
率を有する部分であり、また、高密度薄層部のポロシテ
ィ(空孔率)は40〜85%で、ポアサイズは3〜 800μm
(平均 300μm)程度であるのが好ましい。また高密度
薄層部自身の厚さは圧力損失を考慮すると0.2〜2mmで
あるのがよい。
When a foam type filter is used as a purifying material, one end of the filter, particularly the downstream side, is a high density thin layer part and the other is a low density part within a range of allowable pressure loss. A method of increasing the filter effect can also be used. The low-density portion mentioned here is a portion having the above-mentioned porosity, and the high-density thin layer portion has a porosity of 40 to 85% and a pore size of 3 to 800 μm.
It is preferably about (average 300 μm). Further, the thickness of the high density thin layer portion itself is preferably 0.2 to 2 mm in consideration of pressure loss.

【0021】このような低密度部と高密度薄層部を有す
る構造のフィルタを浄化材として用いると、良好な排ガ
スの浄化作用が得られる。というのは、排ガスの入口側
が低密度となるために、排ガスがフィルタ内の細孔に入
りやすく、また、フィルタ内を流れる排ガスは出口側の
高密度薄層部により適度の抵抗を受けることになり、比
較的低密度のフィルタ部分でのNOx の還元反応がより進
行しやすくなる。
If a filter having such a structure having a low density portion and a high density thin layer portion is used as a purifying material, a good exhaust gas purifying action can be obtained. Because the exhaust gas inlet side has a low density, the exhaust gas easily enters the pores in the filter, and the exhaust gas flowing in the filter receives an appropriate resistance due to the high density thin layer portion on the outlet side. Therefore, the NOx reduction reaction in the relatively low-density filter portion becomes easier to proceed.

【0022】フォーム型フィルタの一方の面に高密度の
薄層部を形成する方法としては、いくつかあるが、以下
の方法が特に好ましい。 (a) 所望の形状の型の底面にグリセリン、水、界面活性
剤からなる離型剤を塗布し、この型にコージェライト等
のスラリーを流し込み、型を分離し、乾燥後、焼成する
方法。この方法では、離型剤を塗布した面に接した部分
が高密度の薄層部となる。 (b) 均一なフィルタ(低密度部となるフィルタ部分)を
まず形成し、有機バインダとコージェライト等の粉末を
混合し、それをフィルタの一表面に塗布して乾燥し、焼
成する方法。
There are several methods for forming a high-density thin layer portion on one surface of the foam type filter, but the following method is particularly preferable. (a) A method in which a mold releasing agent composed of glycerin, water and a surfactant is applied to the bottom surface of a mold having a desired shape, a slurry such as cordierite is poured into this mold, the mold is separated, dried and then baked. In this method, the portion in contact with the surface coated with the release agent becomes a high-density thin layer portion. (b) A method in which a uniform filter (a low density portion) is first formed, an organic binder and powders such as cordierite are mixed, and the mixture is applied to one surface of the filter, dried, and fired.

【0023】なお、フィルタには実用的な強度が必要で
あり、そのために、一般には上記したセラミックス材を
1000℃以上の高温で焼成して十分な強度を有するフ
ィルタとする。このようにして焼成されたフィルタ材の
比表面積(BET法による値、以下同じ)は、通常1m
2 /g程度となるが、排ガス中のNOx の浄化を効果的に
行うためには、フィルタの表面積を大きくしておくのが
好ましい。したがって、本発明では、上述したフィルタ
母材の表面にさらに多孔質のセラミックス層を設けて、
表面積の大きな排ガス浄化材とする。フィルタの表面上
に設けられる多孔質のセラミック層は、フィルタ材とは
異なり大きな機械的強度を必要とはしないので、比較的
低温で焼成して、表面積を大きくすることができる。
It is to be noted that the filter needs to have practical strength, and therefore, the above-mentioned ceramic material is generally fired at a high temperature of 1000 ° C. or higher to obtain a filter having sufficient strength. The specific surface area (value by the BET method, the same applies below) of the filter material fired in this way is usually 1 m.
Although it is about 2 / g, it is preferable to increase the surface area of the filter in order to effectively purify NOx in the exhaust gas. Therefore, in the present invention, by further providing a porous ceramic layer on the surface of the filter base material described above,
Use an exhaust gas purification material with a large surface area. Unlike the filter material, the porous ceramic layer provided on the surface of the filter does not require high mechanical strength, and thus can be fired at a relatively low temperature to increase the surface area.

【0024】フィルタの表面に設ける多孔質セラミック
層のBET比表面積は、2m2 /g以上である。BET
比表面積が2m2 /g未満であると良好なNOx の除去が
行えない。なお、一般に比表面積は大きいほど好ましい
が、実際に形成される多孔質セラミック層のBET比表
面積の上限は400m2 /g程度であるので、多孔質セ
ラミック層のBET比表面積は、2〜400m2 /gの
範囲となる。
The BET specific surface area of the porous ceramic layer provided on the surface of the filter is 2 m 2 / g or more. BET
If the specific surface area is less than 2 m 2 / g, good NOx cannot be removed. In general, the larger the specific surface area, the more preferable, but the upper limit of the BET specific surface area of the actually formed porous ceramic layer is about 400 m 2 / g, so the BET specific surface area of the porous ceramic layer is 2 to 400 m 2. The range is / g.

【0025】なお、フィルタ上に設ける多孔質セラミッ
ク層の厚さは、一般に、フィルタ材と、この多孔質セラ
ミック層との熱膨張特性の違いから制限される場合が多
い。本発明では、フィルタ上に設ける多孔質セラミック
層の厚さを50μm以下とするのがよい。このような厚
さとすれば、使用中に熱衝撃等で浄化材が破損すること
を防ぐことができる。
The thickness of the porous ceramic layer provided on the filter is often limited due to the difference in thermal expansion characteristics between the filter material and the porous ceramic layer. In the present invention, the thickness of the porous ceramic layer provided on the filter is preferably 50 μm or less. With such a thickness, it is possible to prevent the purification material from being damaged by thermal shock or the like during use.

【0026】フィルタ表面に設けられる多孔質のセラミ
ックス層としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジル
コニア、チタニア−アルミナ、シリカ−アルミナ、ジル
コニア−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ−ジルコ
ニア、チタニア−ジルコニア等が挙げられる。NOx のよ
り効果的な低減を行うには、低分子量の炭化水素を用い
ても良好なNOx 低減能をもつアルミナ系セラミック材
や、ジルコニア、チタニア、チタニア−ジルコニアなど
のセラミック材を用いるのが好ましい。
Examples of the porous ceramic layer provided on the filter surface include silica, alumina, titania, zirconia, titania-alumina, silica-alumina, zirconia-alumina, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia and the like. Be done. In order to reduce NOx more effectively, it is preferable to use an alumina-based ceramic material or a ceramic material such as zirconia, titania, or titania-zirconia that has good NOx reduction ability even when a low molecular weight hydrocarbon is used. ..

【0027】多孔質セラミックフィルタの表面に多孔質
セラミックス層を形成する方法はいくつかあるが、以下
の方法によるのがよい。
There are several methods for forming the porous ceramic layer on the surface of the porous ceramic filter, but the following method is preferable.

【0028】まず、第一の方法としては、上記した表面
のセラミック層形成用セラミックス材粉末と、シリカも
しくはアルミナ系のゾル状バインダーと、水等の溶剤と
からなるスラリーを調製し、このスラリーにフィルタを
浸漬するか、またはスラリーをフィルタ内を通過させた
後、焼成し、フィルタ表面上に多孔質セラミック層を形
成する方法がある。
First, as a first method, a slurry comprising the above-mentioned ceramic material powder for forming a ceramic layer on the surface, a silica- or alumina-based sol-like binder, and a solvent such as water is prepared. There is a method of forming a porous ceramic layer on the surface of the filter by immersing the filter or passing the slurry through the filter and then firing.

【0029】また、別な方法としては、セラミックスを
形成する金属の有機塩(例えばアルコキシド)の溶液
(例えばアルコール溶液)中にフィルタを浸漬し、その
後、フィルタに水蒸気を当ててフィルタ表面についた溶
液をゾル化、さらにゲル化する(いわゆるゾル・ゲル
法)。そしてフィルタを乾燥した後、焼成して表面層と
なる多孔質セラミック層を形成する方法がある。
As another method, the filter is dipped in a solution (for example, alcohol solution) of an organic salt of metal (for example, alkoxide) which forms ceramics, and then water vapor is applied to the filter to attach the solution to the surface of the filter. To sol, and further to gel (so-called sol-gel method). Then, there is a method in which the filter is dried and then fired to form a porous ceramic layer serving as a surface layer.

【0030】上記の多孔質のセラミック層に担持する触
媒としては、(a) アルカリ金属(Li、Na、K 、Cs等)
と、(b) Cu、Co、Mn及びVから選ばれた元素の1種又は
2種以上とからなるものを用いる。(a) アルカリ金属と
しては、特にナトリウム、カリウム、及びセシウムのう
ちの少なくとも1種を用いるのが好ましい。中でもセシ
ウムを用いると、排ガス中に残存する未燃焼の炭化水
素、又は排ガス浄化材の上流側で排ガス中に導入した液
状炭化水素とNOx とが良好に反応し、その結果非常に良
好なNOx の除去を行うことができる。これは、セシウム
の存在によりNOx と炭化水素の反応選択性が高くなり、
排ガス中の酸素と炭化水素との反応が抑制されるためで
あると考えられる。また、(b) 成分としては、前述した
ようにCu、Co、Mn及びVの4種の遷移元素のうちの少な
くとも1種を用いるが、特に、V元素を(b) 成分におけ
る必須成分とし、これにCu、Co及びMnのうちの少なくと
も1種を加えた構成とすると、触媒の初期特性において
はそれほど大きな向上は期待できないが、長期にわたる
安定したNOx の除去が得られる。
The catalyst supported on the above-mentioned porous ceramic layer is (a) an alkali metal (Li, Na, K, Cs, etc.)
And (b) one or more elements selected from Cu, Co, Mn, and V are used. As the (a) alkali metal, it is particularly preferable to use at least one of sodium, potassium and cesium. Among them, when cesium is used, unburned hydrocarbons remaining in the exhaust gas or liquid hydrocarbons introduced into the exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purification material react well with NOx, resulting in very good NOx Removal can be done. This is because the presence of cesium increases the reaction selectivity between NOx and hydrocarbons,
It is considered that this is because the reaction between oxygen and hydrocarbons in the exhaust gas is suppressed. As the component (b), at least one of the four transition elements Cu, Co, Mn, and V is used as described above, and in particular, the element V is an essential component in the component (b), If at least one of Cu, Co and Mn is added to this, no significant improvement in the initial characteristics of the catalyst can be expected, but stable NOx removal over a long period of time can be obtained.

【0031】また、上記の(a) 及び(b) 成分に、さらに
(c) 希土類元素(Ce 、La、Nd、Sm等) を加えた構成の触
媒を用いることができる。このように触媒中に(c) 希土
類元素を加えると、パティキュレートとNOx の同時除去
特性を向上させることができる。(c) 希土類金属として
は、セリウム、ランタン、ネオジウム等を用いるのが好
ましく、また、希土類金属の混合物であるミッシュメタ
ルを用いることもできる。
In addition to the above components (a) and (b),
(c) A catalyst having a structure in which a rare earth element (Ce, La, Nd, Sm, etc.) is added can be used. Thus, by adding the rare earth element (c) to the catalyst, the simultaneous removal characteristics of particulates and NOx can be improved. As the rare earth metal (c), it is preferable to use cerium, lanthanum, neodymium, etc., and it is also possible to use misch metal which is a mixture of rare earth metals.

【0032】上記の触媒各成分(a) 、(b) 及び(c) の配
合量は、以下の通りとするのがよい。まず、触媒が(a)
成分と(b) 成分とからなる場合には、それぞれの金属分
の重量比で、(a) が10〜50%、(b) が50〜90%とする。
(a)が10重量%未満の場合、及び50重量%を超す場合に
は、NOxと炭化水素の反応特性が低下する。また、特に
(b) としてCu、Co及びMnのうちの少なくとも1種と、V
とを選択する場合には、V以外の金属元素とV元素との
比率を重量比で5/1〜1/15程度とするのがよい。好
ましくは、(a) が20〜40%、(b) が60〜80%で、(b) 中
のCu、Co及びMnのうちの少なくとも1種と、Vとの重量
比は 3/1〜1/10である。
The amounts of the catalyst components (a), (b) and (c) to be blended are preferably as follows. First, the catalyst is (a)
When it is composed of the component and the component (b), the weight ratio of the respective metal components is (a) 10 to 50% and (b) 50 to 90%.
When (a) is less than 10% by weight and when it exceeds 50% by weight, the reaction characteristics of NOx and hydrocarbons deteriorate. Also especially
(b) at least one of Cu, Co and Mn, and V
When selecting and, it is preferable that the weight ratio of the metal element other than V to the V element is approximately 5/1 to 1/15. Preferably, (a) is 20 to 40%, (b) is 60 to 80%, and the weight ratio of V to at least one of Cu, Co and Mn in (b) is 3/1 to. It is 1/10.

【0033】また、触媒が(a) 、(b) 及び(c) からなる
場合には、(a) が5〜50%、(b) が30〜80%、(c) は50
%以下とするのがよい。(a) が5重量%未満、又は50重
量%を超えるとNOx と炭化水素の反応特性が低下する。
(b) が30重量%未満、又は80重量%を超すと、炭化水素
とNOx の反応特性が低下する。さらに、(c) について
は、50重量%を超すと排ガス中に導入した炭化水素によ
るNOx の還元反応が効率良く進まなくなるので上限を50
重量%とする。触媒が(a)、(b) 及び(c) からなる場合
の好ましい配合は、(a) が10〜30%、(b) が40〜70%
で、(c)が10〜30%である。
When the catalyst comprises (a), (b) and (c), (a) is 5 to 50%, (b) is 30 to 80%, and (c) is 50%.
It is better to be less than or equal to%. If (a) is less than 5% by weight or more than 50% by weight, the reaction characteristics of NOx and hydrocarbons deteriorate.
If the content of (b) is less than 30% by weight or more than 80% by weight, the reaction characteristics of hydrocarbons and NOx deteriorate. Furthermore, with respect to (c), if the amount exceeds 50% by weight, the NOx reduction reaction by the hydrocarbons introduced into the exhaust gas will not proceed efficiently, so the upper limit is 50%.
Weight% When the catalyst is composed of (a), (b) and (c), the preferable composition is 10 to 30% of (a) and 40 to 70% of (b).
And (c) is 10 to 30%.

【0034】上述の構成の触媒を有する排ガス浄化材を
用いることによって、排ガス中に導入した液状炭化水素
によりNOx を効果的に除去することができる。このよう
に、比較的低温でNOx の還元が効率よく起こるのは、排
ガス中に導入した液状炭化水素と、NOx と、上記の触媒
成分(a) 、及び(b) が同時に存在することによる相乗効
果によるものと思われる。
By using the exhaust gas purifying material having the catalyst having the above-mentioned structure, NOx can be effectively removed by the liquid hydrocarbon introduced into the exhaust gas. Thus, the reduction of NOx efficiently occurs at a relatively low temperature because the synergistic effects of the simultaneous presence of the liquid hydrocarbons introduced into the exhaust gas, NOx, and the above catalyst components (a) and (b). It seems to be due to the effect.

【0035】触媒を担持する多孔質セラミック層の量
は、フィルタの5〜20重量%、好ましくは10〜15重量%
とする。また、触媒活性種(上記した(a) 〜(c) 成分)
は、その合計が上記の多孔質セラミック層の0.05〜3.0
重量%とする。触媒の担持量が担体層に対して0.05重量
%未満では触媒を担持した効果が低温側で顕著ではな
く、NOx の浄化能が低下する。一方、3.0 重量%を超す
触媒担持量とすると、NOxの除去率は大きく低下するこ
とになる。好ましくは触媒活性種量を前記担持層に対し
て0.1 〜2.5 重量%とする。なお、一般に、煤分(パテ
ィキュレート)がほとんど存在しないような排ガスが対
象となる場合、残存(未燃焼)炭化水素又は導入した液
状炭化水素とNOx との反応性を上げるには、上述した組
成の触媒活性種の量を少なめにするのが良いが、実際に
は、エンジン特性(排ガス成分)等を考慮して上記の触
媒担持量の範囲で適宜調節するのがよい。
The amount of the porous ceramic layer supporting the catalyst is 5 to 20% by weight, preferably 10 to 15% by weight of the filter.
And Also, catalytically active species (components (a) to (c) above)
Is 0.05 to 3.0 of the above-mentioned porous ceramic layer.
Weight% If the amount of the catalyst loaded is less than 0.05% by weight with respect to the carrier layer, the effect of loading the catalyst is not significant on the low temperature side, and the NOx purification ability decreases. On the other hand, if the amount of catalyst supported exceeds 3.0% by weight, the NOx removal rate will be greatly reduced. Preferably, the amount of catalytically active species is 0.1 to 2.5% by weight with respect to the supporting layer. In general, when the exhaust gas in which soot (particulate) is hardly present is targeted, in order to increase the reactivity of residual (unburned) hydrocarbons or introduced liquid hydrocarbons with NOx, the above-mentioned composition is used. Although it is preferable to reduce the amount of the catalytically active species, in practice, it is preferable to appropriately adjust the amount within the above-mentioned catalyst loading amount in consideration of engine characteristics (exhaust gas components) and the like.

【0036】次に、上述した排ガス浄化材を用いた本発
明の排ガス浄化方法を説明する。
Next, an exhaust gas purification method of the present invention using the above-mentioned exhaust gas purification material will be described.

【0037】本発明では、エンジンから排気口に連通す
る排ガス導管の途中に、上述した排ガス浄化材を設置す
る。そして、この浄化材の排ガス上流側の部分で、排ガ
ス中に液状炭化水素を添加する。
In the present invention, the above-mentioned exhaust gas purification material is installed in the middle of the exhaust gas conduit communicating from the engine to the exhaust port. Then, liquid hydrocarbons are added to the exhaust gas at the exhaust gas upstream side portion of the purification material.

【0038】本発明における液状炭化水素とは、標準状
態で液体状態の炭化水素であり、沸点が90〜350℃
の留分をさす。具体的には、軽油、セタン、ヘプタン等
が挙げられる。350℃を超す沸点を有する液状炭化水
素を用いると、通常のエンジン運転状況における排ガス
の温度では液状炭化水素が気化しないので、NOx の還元
反応があまり進行しない。好ましくは、沸点が160〜
340℃となる液状炭化水素を用いる。実用性等を考え
ると、特に軽油を用いるのがよい。
The liquid hydrocarbon in the present invention is a hydrocarbon in a liquid state in a standard state and has a boiling point of 90 to 350 ° C.
Refers to the fraction of Specific examples include light oil, cetane and heptane. When a liquid hydrocarbon having a boiling point higher than 350 ° C. is used, the liquid hydrocarbon does not vaporize at the temperature of the exhaust gas under normal engine operating conditions, so the NOx reduction reaction does not proceed so much. Preferably, the boiling point is 160 to
A liquid hydrocarbon having a temperature of 340 ° C. is used. Considering practicality, it is particularly preferable to use light oil.

【0039】液状炭化水素の添加量は、排ガス中に含ま
れるNOx 量に対して、比(液状炭化水素の重量/排ガス
中のNOx の重量)で0.2〜3とするのがよい。この比
が0.2未満となると、液状炭化水素を添加した効果が
顕著とならず、NOx の除去率が低下する。また、3を超
えると、添加した液状炭化水素が過剰となり、大気に放
出される排ガス中に液状炭化水素が残存することにな
る。
The amount of liquid hydrocarbon added is preferably 0.2 to 3 in terms of the ratio (weight of liquid hydrocarbon / weight of NOx in exhaust gas) to the amount of NOx contained in exhaust gas. If this ratio is less than 0.2, the effect of adding the liquid hydrocarbon is not significant, and the NOx removal rate decreases. Further, when it exceeds 3, the added liquid hydrocarbon becomes excessive and the liquid hydrocarbon remains in the exhaust gas discharged to the atmosphere.

【0040】液状炭化水素の排ガス中への添加は、噴霧
等の公知の方法で行うことができる。
The liquid hydrocarbon can be added to the exhaust gas by a known method such as spraying.

【0041】排ガス浄化材を通過する排ガスの温度は、
用いる液状炭化水素(の沸点)により多少変更する必要
があるが、少なくとも200〜500℃に保持する。こ
の温度範囲より下回ると、添加した液状炭化水素がガス
化しにくく、またその分解も起きにくくなり、NOx の効
果的な還元が得られない。また、この温度範囲を超える
高温とすると、添加した液状炭化水素自体が燃焼し、二
酸化炭素と水とになる反応が優先することになるので、
やはりNOx の低減率が低下する。軽油を添加する場合に
は、排ガス浄化材を通過する排ガス温度を300〜50
0℃とするのがよい。
The temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purifying material is
Although it needs to be changed a little depending on (the boiling point of) the liquid hydrocarbon used, the temperature is kept at least 200 to 500 ° C. Below this temperature range, the added liquid hydrocarbons are less likely to be gasified, and their decomposition is less likely to occur, and effective reduction of NOx cannot be obtained. Further, when the temperature exceeds this temperature range, the added liquid hydrocarbon itself burns, and the reaction of carbon dioxide and water has priority,
After all, the reduction rate of NOx decreases. When adding light oil, the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purifying material should be 300 to 50.
It is better to set it to 0 ° C.

【0042】ところで、実際の自動車の排ガス温度は、
エンジンの運転状況によって刻々変化する。そこでNOx
の浄化を確実にするためには、排ガス温度を上述の温度
範囲内に制御するのがよい。その制御の一例として、た
とえば以下のような方法がある。すなわち、排ガス浄化
材より上流側に排ガス流量を調節する弁を設け、排ガス
浄化材内の排ガス温度をモニターしておき、排ガス温度
が上記範囲を下回った時点で弁を絞り排ガス温度を上げ
る。なお、排ガス温度を下げる場合には、上述の操作の
反対の操作を行えばよい。
By the way, the actual exhaust gas temperature of an automobile is
It changes every moment depending on the engine operating conditions. So NOx
In order to ensure the purification of the exhaust gas, it is preferable to control the exhaust gas temperature within the above temperature range. As an example of the control, there is the following method. That is, a valve for adjusting the flow rate of exhaust gas is provided upstream of the exhaust gas purification material, the exhaust gas temperature in the exhaust gas purification material is monitored, and when the exhaust gas temperature falls below the above range, the valve is throttled to raise the exhaust gas temperature. When lowering the exhaust gas temperature, the opposite operation to the above operation may be performed.

【0043】[0043]

【実施例】本発明の方法を以下の具体的実施例によりさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
EXAMPLES The method of the present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.

【0044】実施例1 コージェライトとムライトとからなるフォーム型のフィ
ルタ(見かけの体積0.018 リットル、見かけの密度0.42
g/ml、空孔率50%)を、アルミナ粉末(平均粒径
0.5μm、比表面積約210m2 /g)7重量%と、
市販のアルミナゾル3重量%と、水90重量%とからな
るスラリー中に浸漬した。
Example 1 Foam type filter comprising cordierite and mullite (apparent volume 0.018 liter, apparent density 0.42)
g / ml, porosity 50%) and alumina powder (average particle size 0.5 μm, specific surface area about 210 m 2 / g) 7% by weight,
It was immersed in a slurry composed of 3% by weight of a commercially available alumina sol and 90% by weight of water.

【0045】これをスラリーから取り出して乾燥した
後、大気中で800℃で3時間焼成し、フィルタ重量に
対して12%のアルミナをコートした。このフィルタ
に、CuCl2 、La(NO3 ) 3 、CsNO3 の各水溶液を用い、
これらの化合物をアルミナに対してそれぞれCu、La及び
Csの金属単体に換算して0.5%(重量%、以下同じ)
含浸し、乾燥後700℃で焼成して浄化材を得た。
This was taken out from the slurry, dried, and then calcined in the air at 800 ° C. for 3 hours to coat 12% of the weight of the filter with alumina. CuCl 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 aqueous solutions are used for this filter,
Cu, La and
0.5% when converted to Cs metal alone (wt%, the same below)
After impregnating, drying and firing at 700 ° C., a purification material was obtained.

【0046】この排ガス浄化材を流通反応装置内に設置
し、流通反応装置に、NOx 800 ppm、酸素10%、二酸
化硫黄200 ppm 、残部窒素からなる模擬排ガスを12リ
ットル/分の流速で流すとともに、浄化材の手前で、排
ガス中のNOx 量の2倍(重量比)の軽油を添加し、20
0〜450℃におけるNOx の低減率を調べた。結果を図
1に示す。
This exhaust gas purification material was installed in a flow reactor, and a simulated exhaust gas consisting of NOx 800 ppm, oxygen 10%, sulfur dioxide 200 ppm, and the balance nitrogen was passed through the flow reactor at a flow rate of 12 liters / minute. In front of the purification material, add light oil twice the amount of NOx in the exhaust gas (weight ratio), and
The reduction rate of NOx at 0 to 450 ° C was investigated. The results are shown in Figure 1.

【0047】比較例1 実施例1で用いたフィルタの表面にアルミナをコーティ
ングせずそのまま浄化材とし、実施例1と同様の方法で
NOx の低減率を測定した。結果を図1に合わせて示す。
Comparative Example 1 A filter used in Example 1 was used as it is as a purifying material without coating the surface of alumina with the same method as in Example 1.
The reduction rate of NOx was measured. The results are shown together with FIG.

【0048】実施例2、3 実施例1で用いたフィルタと同一のフィルタを、テトラ
イソプロピルチタネートとジルコニウム−n−プロポキ
シド(モル比で1:1)の混合液に浸漬したのち、水蒸
気と反応させてゲル化を行った。次いで、フィルタを乾
燥させてから、700℃で焼成し、フィルタ重量に対し
て7.5%のチタニア−ジルコニア複合酸化物をコーテ
ィングした後、実施例1と同様の触媒活性種を各々0.
5%(チタニア−ジルコニア複合酸化物層に対して)担
持し、排ガス浄化材を得た(実施例2)。なお、表面層
であるチタニア−ジルコニア複合酸化物のBET表面積
は41.8m2 /gであった。
Examples 2 and 3 The same filters as those used in Example 1 were immersed in a mixed solution of tetraisopropyl titanate and zirconium-n-propoxide (molar ratio 1: 1), and then reacted with water vapor. And gelation was performed. Then, the filter was dried and then calcined at 700 ° C. to coat 7.5% of the filter weight with the titania-zirconia mixed oxide, and then the same catalytically active species as in Example 1 were added to each of the following:
5% (based on the titania-zirconia composite oxide layer) was carried to obtain an exhaust gas purification material (Example 2). The BET surface area of the titania-zirconia composite oxide that was the surface layer was 41.8 m 2 / g.

【0049】また、実施例1で用いたフィルタと同一の
フィルタを、アルミニウムイソプロポキシドとケイ酸エ
チル(モル比で1:1)の混合液に浸漬したのち、水蒸
気と反応させてゲル化を行った。次いで、フィルタを乾
燥させた後、700℃で焼成し、フィルタ重量に対して
4.8%のアルミナ−シリカ複合酸化物をコーティング
した後、実施例1と同様の触媒活性種を各々0.5%
(アルミナ−シリカ複合酸化物層に対して)担持し、排
ガス浄化材を得た(実施例3)。なお、表面層であるア
ルミナ−シリカ複合酸化物のBET表面積は109m2
/gであった。
The same filter as that used in Example 1 was immersed in a mixed solution of aluminum isopropoxide and ethyl silicate (molar ratio 1: 1), and then reacted with water vapor to cause gelation. went. Then, the filter was dried and then calcined at 700 ° C. to coat 4.8% alumina-silica composite oxide based on the weight of the filter, and 0.5% of each of the same catalytically active species as in Example 1 was applied. %
It was supported (on the alumina-silica composite oxide layer) to obtain an exhaust gas purifying material (Example 3). The surface layer of the alumina-silica composite oxide had a BET surface area of 109 m 2
/ G.

【0050】これらの排ガス浄化材を用いて、実施例1
と同様の軽油添加量、温度範囲でNOx の低減率を測定し
た。結果を図1に合わせて示す。
Example 1 using these exhaust gas purifying materials
The NOx reduction rate was measured in the same light oil addition amount and temperature range as in. The results are shown together with FIG.

【0051】実施例4〜14 実施例1で用いたフィルタに、やはり実施例1と同様に
してアルミナをコートした。このフィルタに対して、実
施例1と同様の方法で、以下の触媒活性種を担持した排
ガス浄化材を作製した。なお、触媒活性種の担持では、
CuCl2 、La(NO3 ) 3 、CsNO3 の各水溶液の他に、CoCl
2 水溶液、酢酸マンガン、NH4 VO3 としゅう酸混合液を
用いた。なお、各元素の担持量はアルミナコート層に対
して各々0.5%とした。 実施例4:Cs/Cu/Ce 実施例5:Cs/Cu 実施例6:Cs/Co/La 実施例7:Cs/Co/Ce 実施例8:Cs/Co 実施例9:Cs/Mn/Ce 実施例10:Cs/Mn/La 実施例11:Cs/V/Ce 実施例12:Cs/V/La 実施例13:Cs/Mn 実施例14:Cs/V
Examples 4 to 14 The filters used in Example 1 were coated with alumina in the same manner as in Example 1. An exhaust gas purifying material carrying the following catalytically active species was produced for this filter in the same manner as in Example 1. Incidentally, in carrying the catalytically active species,
In addition to CuCl 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 aqueous solutions, CoCl 2
A mixed solution of 2 aqueous solutions, manganese acetate, NH 4 VO 3 and oxalic acid was used. The loading amount of each element was 0.5% with respect to the alumina coating layer. Example 4: Cs / Cu / Ce Example 5: Cs / Cu Example 6: Cs / Co / La Example 7: Cs / Co / Ce Example 8: Cs / Co Example 9: Cs / Mn / Ce Example 10: Cs / Mn / La Example 11: Cs / V / Ce Example 12: Cs / V / La Example 13: Cs / Mn Example 14: Cs / V

【0052】以上の各浄化材について、実施例1と同様
にしてNOx の低減率を測定したところ、実施例1〜3に
おけるNOx の低減率とほぼ同程度のNOx の低減率がみら
れた。
When the NOx reduction rate of each of the above purification materials was measured in the same manner as in Example 1, the NOx reduction rate was found to be approximately the same as the NOx reduction rate in Examples 1 to 3.

【0053】実施例15 実施例1と同様のフォーム型のフィルタに対し、実施例
1と同様にしてアルミナをコートした。このフィルタ
に、CuCl2 、La(NO3) 3 、CsNO3 の各水溶液を用い、
これらの化合物をアルミナに対してそれぞれCu、La及び
Csの金属単体に換算して0.5%(重量%、以下同じ)
含浸し、乾燥後700℃で焼成した。次に、このフィル
タをNH4 VO3 としゅう酸との混合水溶液に浸漬し、乾燥
後、再び700℃で焼成して浄化材を得た。
Example 15 A foam filter similar to that of Example 1 was coated with alumina in the same manner as in Example 1. CuCl 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 aqueous solutions are used for this filter,
Cu, La and
0.5% when converted to Cs metal alone (wt%, the same below)
It was impregnated, dried and calcined at 700 ° C. Next, this filter was immersed in a mixed aqueous solution of NH 4 VO 3 and oxalic acid, dried, and then fired again at 700 ° C. to obtain a purification material.

【0054】この排ガス浄化材を実施例1と同様に流通
反応装置内に設置し、実施例1と同様にして200〜4
00℃におけるNOx の低減率を調べた。なお、浄化材の
手前で添加した軽油の量は模擬排ガス内のNOx の量の2
倍(重量比)とした。結果を図2に示す。
This exhaust gas purifying material was installed in the flow reactor in the same manner as in Example 1, and 200 to 4 in the same manner as in Example 1.
The reduction rate of NOx at 00 ° C was investigated. Note that the amount of light oil added before the purification material is 2 times the amount of NOx in the simulated exhaust gas.
Double (weight ratio). The results are shown in Figure 2.

【0055】比較例2 実施例15で用いたフィルタの表面にアルミナをコーティ
ングせずそのまま浄化材とし、実施例15と同様の方法で
NOx の低減率を測定した。結果を図2に合わせて示す。
Comparative Example 2 The same procedure as in Example 15 was carried out by using the filter used in Example 15 as a purifying material without coating alumina on the surface.
The reduction rate of NOx was measured. The results are shown in FIG.

【0056】実施例16、17 実施例15で用いたフィルタと同一のフィルタを、テトラ
イソプロピルチタネートとジルコニウム−n−プロポキ
シド(モル比で1:1)の混合液に浸漬したのち、水蒸
気と反応させてゲル化を行った。次いで、フィルタを乾
燥させてから、700℃で焼成し、フィルタ重量に対し
て7.5%のチタニア−ジルコニア複合酸化物をコーテ
ィングした後、実施例15と同様の触媒活性種を各々0.
5%担持し、排ガス浄化材を得た(実施例16)。なお、
表面層であるチタニア−ジルコニア複合酸化物のBET
表面積は41.8m2 /gであった。
Examples 16 and 17 The same filter as that used in Example 15 was immersed in a mixed solution of tetraisopropyl titanate and zirconium-n-propoxide (molar ratio 1: 1), and then reacted with water vapor. And gelation was performed. Then, the filter was dried and calcined at 700 ° C. to coat 7.5% of the filter weight with the titania-zirconia mixed oxide, and then the same catalytically active species as in Example 15 were added to each of the following:
An exhaust gas purifying material was obtained by loading 5% (Example 16). In addition,
BET of titania-zirconia composite oxide which is a surface layer
The surface area was 41.8 m 2 / g.

【0057】また、実施例15で用いたフィルタと同一の
フィルタを、アルミニウムイソプロポキシドとケイ酸エ
チル(モル比で1:1)の混合液に浸漬したのち、水蒸
気と反応させてゲル化を行った。次いで、フィルタを乾
燥させてから、700℃で焼成し、フィルタ重量に対し
て4.8%のアルミナ−シリカ複合酸化物をコーティン
グした後、実施例15と同様の触媒活性種を各々0.5%
担持し、排ガス浄化材を得た(実施例17)。なお、表面
層であるアルミナ−シリカ複合酸化物のBET表面積は
109m2 /gであった。
The same filter as that used in Example 15 was dipped in a mixed solution of aluminum isopropoxide and ethyl silicate (molar ratio 1: 1), and then reacted with water vapor to cause gelation. went. Then, the filter was dried and then calcined at 700 ° C. to coat 4.8% alumina-silica composite oxide with respect to the weight of the filter, and 0.5% of each of the same catalytically active species as in Example 15 was added. %
It was carried to obtain an exhaust gas purification material (Example 17). The BET surface area of the alumina-silica composite oxide, which is the surface layer, was 109 m 2 / g.

【0058】これらの排ガス浄化材を用いて、実施例15
と同様の軽油添加量、温度範囲でNOx の低減率を測定し
た。結果を図2に合わせて示す。
Example 15 was prepared using these exhaust gas purifying materials.
The NOx reduction rate was measured in the same light oil addition amount and temperature range as in. The results are shown in FIG.

【0059】実施例18〜24 実施例15で用いたフィルタに、やはり実施例15と同様に
してアルミナをコートした。このフィルタに対して、実
施例15と同様の方法で、以下の触媒活性種を担持した排
ガス浄化材を作製した。なお、触媒活性種の担持では、
CuCl2 、La(NO3 ) 3 、CsNO3 の各水溶液の他に、CoCl
2 水溶液、酢酸マンガン、NH4 VO3 としゅう酸混合液を
用いた。なお、各元素の担持量は各々0.5%とした。 実施例18:Cs/Cu/V/Ce 実施例19:Cs/Cu/V 実施例20:Cs/Co/V/La 実施例21:Cs/Co/V/Ce 実施例22:Cs/Co/V 実施例23:Cs/Mn/V/Ce 実施例24:Cs/Mn/V
Examples 18 to 24 The filters used in Example 15 were coated with alumina in the same manner as in Example 15. An exhaust gas purifying material carrying the following catalytically active species was produced for this filter in the same manner as in Example 15. Incidentally, in carrying the catalytically active species,
In addition to CuCl 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 aqueous solutions, CoCl 2
A mixed solution of 2 aqueous solutions, manganese acetate, NH 4 VO 3 and oxalic acid was used. The loading amount of each element was 0.5%. Example 18: Cs / Cu / V / Ce Example 19: Cs / Cu / V Example 20: Cs / Co / V / La Example 21: Cs / Co / V / Ce Example 22: Cs / Co / V Example 23: Cs / Mn / V / Ce Example 24: Cs / Mn / V

【0060】以上の各浄化材について、実施例15と同様
にしてNOx の低減率を測定したところ、実施例15〜17に
おけるNOx の低減率とほぼ同程度のNOx の低減率がみら
れた。
When the NOx reduction rate of each of the above purification materials was measured in the same manner as in Example 15, it was found that the NOx reduction rate was substantially the same as the NOx reduction rate in Examples 15 to 17.

【0061】以上からわかるように、本実施例の排ガス
浄化材は、比較例の排ガス浄化材に比してはるかに良好
なNOx の浄化特性を有する。
As can be seen from the above, the exhaust gas purifying material of this example has much better NOx purification characteristics than the exhaust gas purifying material of the comparative example.

【0062】実施例25 実施例1で用いたフィルタと同一のものを、アルミナ粉
末(平均粒径0.5μm、比表面積約210m2 /g)
7重量%と、市販のアルミナゾル3重量%と、水90重
量%とからなるスラリー中に浸漬した。
Example 25 The same filter as used in Example 1 was used as an alumina powder (average particle size: 0.5 μm, specific surface area: about 210 m 2 / g).
It was immersed in a slurry of 7% by weight, a commercially available alumina sol 3% by weight, and water 90% by weight.

【0063】これをスラリーから取り出して乾燥した
後、大気中で800℃で3時間焼成し、フィルタ重量に
対して12%のアルミナをコートした。このフィルタ
に、Cu(NO3 ) 2 、La(NO3 ) 3 、CsNO3 の各水溶液を
用い、これらの化合物をアルミナに対してそれぞれCu、
La及びCsの金属単体に換算して1%、1%、及び0.2
%含浸し、乾燥後700℃で焼成して浄化材を得た。
This was taken out of the slurry, dried, and then calcined in the air at 800 ° C. for 3 hours to coat 12% of the weight of the filter with alumina. For this filter, Cu (NO 3 ) 2 , La (NO 3 ) 3 , and CsNO 3 aqueous solutions were used.
1%, 1%, and 0.2 in terms of La and Cs metal simple substance
% Impregnated, dried and fired at 700 ° C. to obtain a purification material.

【0064】この排ガス浄化材を流通反応装置内に設置
し、流通反応装置に、NOx 800 ppm、酸素10%、二酸
化硫黄200 ppm 、残部窒素からなる模擬排ガスを12リ
ットル/分の流速で流すとともに、浄化材の手前で、排
ガス中のNOx 量の2倍(重量比)のC7 16を添加し、
200〜450℃におけるNOx の低減率を調べた。結果
を図3に示す。
This exhaust gas purifying material was installed in a flow reactor, and a simulated exhaust gas consisting of NOx 800 ppm, oxygen 10%, sulfur dioxide 200 ppm, and the balance nitrogen was passed through the flow reactor at a flow rate of 12 liters / minute. In front of the purification material, add C 7 H 16 twice the NOx amount in the exhaust gas (weight ratio),
The reduction rate of NOx at 200 to 450 ° C. was investigated. Results are shown in FIG.

【0065】図3からわかるように、C7 16を添加し
た場合には、約370 ℃から450 ℃の間で、良好なNOx の
除去がみられた。
As can be seen from FIG. 3, when C 7 H 16 was added, good removal of NOx was observed between about 370 ° C. and 450 ° C.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の方法によれ
ば、500℃以下の比較的低温で排ガス中のNOx を効果
的に低減することができる。
As described in detail above, according to the method of the present invention, NOx in exhaust gas can be effectively reduced at a relatively low temperature of 500 ° C. or lower.

【0067】本発明の方法は、ディーゼルエンジンの排
ガス等にみられるような酸化性雰囲気の排ガスに特に効
果的である。
The method of the present invention is particularly effective for exhaust gas in an oxidizing atmosphere such as found in diesel engine exhaust gas.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1〜3及び比較例1におけるNOx の低減
率を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing NOx reduction rates in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1.

【図2】実施例15〜17及び比較例2におけるNOx の低減
率を示すグラフである。
2 is a graph showing NOx reduction rates in Examples 15 to 17 and Comparative Example 2. FIG.

【図3】実施例25におけるNOx の低減率を示すグラフで
ある。
FIG. 3 is a graph showing the NOx reduction rate in Example 25.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 空孔率が20〜90%の多孔質セラミッ
クス製フィルタの表面に、比表面積が2m2 /g以上の
多孔質セラミック層を形成し、かつこの多孔質セラミッ
ク層に、(a) アルカリ金属元素と、(b) Cu、Co、Mn及び
Vからなる群から選ばれた元素の1種又は2種以上とか
らなる触媒を担持してなる排ガス浄化材を排ガス流路の
途中に設置し、前記排ガス浄化材の上流側で排ガス中に
液状炭化水素を添加する排ガス浄化方法であって、前記
多孔質セラミック層は、前記フィルタの5〜20重量%
であるとともに、前記触媒は前記多孔質のセラミック層
の0.05〜3.0重量%であり、前記排ガス浄化材を
通る排ガスの温度を200〜500℃に保つことによ
り、前記液状炭化水素を還元剤として前記排ガス中の窒
素酸化物を還元除去することを特徴とする排ガス浄化方
法。
1. A porous ceramics layer having a specific surface area of 2 m 2 / g or more is formed on the surface of a porous ceramics filter having a porosity of 20 to 90%, and (a) ) An exhaust gas purifying material carrying a catalyst comprising an alkali metal element and (b) one or more elements selected from the group consisting of Cu, Co, Mn and V is provided in the middle of the exhaust gas passage. An exhaust gas purification method, wherein the porous ceramic layer is installed and the liquid hydrocarbon is added to the exhaust gas upstream of the exhaust gas purification material, wherein the porous ceramic layer is 5 to 20% by weight of the filter.
In addition, the catalyst is 0.05 to 3.0% by weight of the porous ceramic layer, and the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purifying material is maintained at 200 to 500 ° C. to remove the liquid hydrocarbons. A method for purifying exhaust gas, which comprises reducing and removing nitrogen oxides in the exhaust gas as a reducing agent.
【請求項2】 請求項1に記載の排ガス浄化方法におい
て、前記触媒がさらに(c) 希土類元素を含有することを
特徴とする排ガス浄化方法。
2. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the catalyst further contains (c) a rare earth element.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化方法
において、前記触媒の(b) 成分が、V元素と、Cu、Co、
及びMnから選ばれた元素の1種又は2種以上とからなる
ことを特徴とする排ガス浄化方法。
3. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the component (b) of the catalyst is a V element, Cu, Co,
And an exhaust gas purification method comprising one or more elements selected from Mn.
【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の排ガ
ス浄化方法において、前記液状炭化水素として軽油を用
い、前記排ガス温度を300〜500℃に保つことを特
徴とする排ガス浄化方法。
4. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein light oil is used as the liquid hydrocarbon, and the exhaust gas temperature is maintained at 300 to 500 ° C.
【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の排ガ
ス浄化方法において、前記排ガス中に添加する液状炭化
水素の量を、(前記液状炭化水素の重量/前記排ガス中
の窒素酸化物の重量)の比で0.2〜3とすることを特
徴とする排ガス浄化方法。
5. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the amount of the liquid hydrocarbon added to the exhaust gas is (weight of the liquid hydrocarbon / nitrogen oxide in the exhaust gas). The exhaust gas purification method is characterized in that the weight ratio is 0.2 to 3.
JP4130195A 1991-06-28 1992-04-23 Purification of exhaust gas Pending JPH05146643A (en)

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JP4130195A JPH05146643A (en) 1991-07-31 1992-04-23 Purification of exhaust gas
GB9213516A GB2257696B (en) 1991-06-28 1992-06-25 Method and apparatus for cleaning exhaust gas
FR9207896A FR2678176A1 (en) 1991-06-28 1992-06-26 METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING EXHAUST GAS.
DE4221363A DE4221363A1 (en) 1991-06-28 1992-06-29 METHOD AND DEVICE FOR CLEANING AN EXHAUST GAS
US08/453,086 US5645804A (en) 1991-06-28 1995-05-30 Method for cleaning exhaust gas containing nitrogen oxides

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004503375A (en) * 2000-07-13 2004-02-05 ポール・コーポレーション Ceramic filter element and method of manufacturing the same

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