JPH05168863A - Removing method of nitrogen oxide - Google Patents

Removing method of nitrogen oxide

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JPH05168863A
JPH05168863A JP3354536A JP35453691A JPH05168863A JP H05168863 A JPH05168863 A JP H05168863A JP 3354536 A JP3354536 A JP 3354536A JP 35453691 A JP35453691 A JP 35453691A JP H05168863 A JPH05168863 A JP H05168863A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
nickel
cobalt
zeolite
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JP3354536A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Ogawa
宏 小川
Senji Kasahara
泉司 笠原
Kazuhiko Sekizawa
和彦 関沢
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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Abstract

PURPOSE:To provide a method to efficiently remove nitrogen oxides from exhaust gas discharged from automobiles, especially from a lean-burn engine by using a catalyst having excellent durability which hardly causes thermal deterioration compared to conventional exhaust gas purifying catalyst. CONSTITUTION:The catalyst is obtd. by depositing at least one of nickel, manganese and cerium on a zeolite containing copper or cobalt and having >=15 SiO2/ Al2O3 molar ratio in an org. solvent. An oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons is brought into contact with this catalyst, thereby, nitrogen oxides can efficiently be removed from the exhaust gas of oxygen-excess atmosphere.

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、自動車等の内燃機関か
ら排出される排ガス中の窒素酸化物、一酸化炭素及び炭
化水素を除去する排ガス浄化触媒に関し、更には過剰酸
素下の排ガスから窒素酸化物を低減する方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying catalyst for removing nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons in exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobiles, and moreover, nitrogen from exhaust gas under excess oxygen. The present invention relates to a method for reducing oxides.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、ガソリンエンジンより排出される
排ガスの中で人体に対して有害である窒素酸化物、一酸
化炭素及び炭化水素は、白金,ロジウム,パラジウムを
担体上に担持させた三元触媒により除去されている。し
かし、ディ−ゼルエンジン排ガスについては、ガソリン
エンジンに比べて排ガス中の酸素濃度が高いため、三元
触媒による還元脱硝は困難である。
2. Description of the Related Art At present, nitrogen oxides, carbon monoxide and hydrocarbons which are harmful to the human body in exhaust gas emitted from a gasoline engine are ternary in which platinum, rhodium and palladium are supported on a carrier. It has been removed by the catalyst. However, with regard to diesel engine exhaust gas, it is difficult to perform reductive denitration with a three-way catalyst because the oxygen concentration in the exhaust gas is higher than that of a gasoline engine.

【0003】また近年では、炭酸ガス排出量低減あるい
は低燃費化のため、希薄燃焼方式のガソリンエンジンが
開発されている。しかしながら、この希薄燃焼ガソリン
エンジンの排ガスは酸素過剰雰囲気であるため、上記の
ような従来の三元触媒での脱硝が困難であり、窒素酸化
物を除去する方法は実用化には至っていない。
In recent years, a lean-burn gasoline engine has been developed in order to reduce carbon dioxide emissions or reduce fuel consumption. However, since the exhaust gas of this lean-burn gasoline engine is in an oxygen excess atmosphere, it is difficult to denitrate with the conventional three-way catalyst as described above, and the method for removing nitrogen oxides has not been put to practical use.

【0004】これまでに、酸素過剰の排ガスから窒素酸
化物を除去する方法として、アンモニアを還元剤とした
/TiO上での選択的接触還元法、アルカリ
溶液への吸収法が知られているが、いずれの場合も使用
範囲が限定され、移動発生源である自動車等への適用は
困難である。
Up to now, as a method for removing nitrogen oxides from exhaust gas having excess oxygen, there have been used a selective catalytic reduction method on V 2 O 5 / TiO 2 using ammonia as a reducing agent and an absorption method to an alkaline solution. It is known, but in any case, the range of use is limited, and it is difficult to apply to automobiles and the like that are mobile sources.

【0005】近年、アンモニア等の選択的還元剤を添加
しなくても、遷移金属をイオン交換したゼオライト触媒
を用いて酸素過剰下で排ガス中の窒素酸化物を還元除去
できることが報告されている(特開昭63−28372
7号公報、特開平1−1300735号公報)。
Recently, it has been reported that nitrogen oxides in exhaust gas can be reduced and removed in the presence of excess oxygen by using a zeolite catalyst in which transition metals are ion-exchanged without adding a selective reducing agent such as ammonia. JP-A-63-28372
No. 7, Japanese Patent Laid-Open No. 1-1300375).

【0006】しかしながら、これらの従来触媒は、高温
で長時間使用することにより、活性が著しく劣化する問
題点があり、触媒性能、耐久性の面で改善する必要があ
った。
However, these conventional catalysts have a problem that their activity remarkably deteriorates when they are used at a high temperature for a long time, and it is necessary to improve the catalyst performance and durability.

【0007】これを改善する触媒として、SiO/A
モル比が少なくとも15以上のゼオライトであ
り、かつコバルト及びアルカリ土類金属を含有するゼオ
ライト触媒が提案されている(特開平3−196842
号公報)。更には、上記の触媒にマンガン,ニッケル,
銅,亜鉛,銀等の遷移金属あるいは白金,ロジウム等の
貴金属を水溶液中で担持することで、活性温度域の拡大
及び耐久性の向上効果が発現することが報告されている
(特願平2−411254号,特願平2−411255
号,特願平2−411256号,特願平2−41125
7号)。
As a catalyst for improving this, SiO 2 / A
A zeolite catalyst having a molar ratio of l 2 O 3 of at least 15 and containing cobalt and an alkaline earth metal has been proposed (JP-A-3-196842).
Publication). Furthermore, manganese, nickel,
It has been reported that by supporting a transition metal such as copper, zinc or silver or a noble metal such as platinum or rhodium in an aqueous solution, the effects of expanding the active temperature range and improving durability are exhibited (Japanese Patent Application No. 2). -411254, Japanese Patent Application No. 2-411255
Japanese Patent Application No. 2-411256, Japanese Patent Application No. 2-41125
No. 7).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記で
提案された排ガス浄化触媒は、触媒性能、耐久性の点で
多少の改善はみられたものの、自動車用排ガス浄化触媒
等として用いるためには、より高い窒素酸化物除去能及
び耐久性が要求される。
However, although the exhaust gas purifying catalyst proposed above has some improvement in catalytic performance and durability, in order to use it as an automobile exhaust gas purifying catalyst, etc. Higher nitrogen oxide removing ability and durability are required.

【0009】本発明の目的は、更に熱劣化を起こしにく
く耐久性に優れた触媒を用いて、自動車等、特に希薄燃
焼エンジンより排出される排ガスから窒素酸化物をより
効率的に除去する方法を提供するところにある。
An object of the present invention is to provide a method for more efficiently removing nitrogen oxides from exhaust gas discharged from an automobile or the like, especially a lean-burn engine, by using a catalyst which is resistant to thermal deterioration and has excellent durability. It is in the place of providing.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、担持触媒
について鋭意検討した結果、先に提案されたSiO
Alモル比が少なくとも15以上のゼオライトで
あり、かつ銅あるいはコバルトを含有する排ガス浄化触
媒に、更に有機溶媒中でニッケル,マンガン,セリウム
から選ばれる少なくとも1種以上を担持させることによ
って、優れた窒素酸化物除去能及び耐久性を有する触媒
になることを見出し、本発明を完成するに至った。すな
わち本発明は、銅あるいはコバルトを含有し、SiO
/Alモル比が少なくとも15以上であるゼオラ
イトに有機溶媒中でニッケル、マンガンあるいはセリウ
ムから選ばれる少なくとも1種以上を担持した触媒と、
窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過剰の排ガスを
接触させることを特徴とした窒素酸化物の除去方法を提
供するものである。
Means for Solving the Problems As a result of extensive studies on the supported catalysts, the present inventors have previously proposed SiO 2 /
By allowing the exhaust gas purifying catalyst, which is a zeolite having an Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 or more, and containing copper or cobalt, to further carry at least one selected from nickel, manganese, and cerium in an organic solvent, The inventors have found that the catalyst has excellent nitrogen oxide removing ability and durability, and have completed the present invention. That is, the present invention contains a copper or cobalt, SiO 2
A catalyst in which at least one selected from nickel, manganese and cerium is supported in an organic solvent on a zeolite having a / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 or more;
It is intended to provide a method for removing nitrogen oxide, which is characterized in that an exhaust gas containing excess oxygen containing nitrogen oxide and hydrocarbon is brought into contact with the exhaust gas.

【0011】以下、本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0012】本発明にかかる排ガス浄化触媒は、銅ある
いはコバルトを含有させ、SiO/Alモル比
が少なくとも15以上であるゼオライトに、更に有機溶
媒中でニッケル、マンガンあるいはセリウムを含有させ
た触媒である。
The exhaust gas purifying catalyst according to the present invention contains copper or cobalt, and a zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 or more and further nickel, manganese or cerium in an organic solvent. It is a catalyst.

【0013】ゼオライトは一般的には xM2/nO・Al・ySiO・zHO (但しnは陽イオンの原子価、xは0.8〜2の範囲の
数、yは2以上の数、zは0以上の数)の組成を有する
ものであるが、本発明において用いられるゼオライト
は、このうちSiO/Alモル比が15以上の
ものである。SiO/Alモル比はその上限は
特に限定されるものではないが、SiO/Al
モル比が15未満であるとゼオライト自体の耐熱性、耐
久性が低いため、触媒の充分な耐熱性、耐久性が得られ
ない。一般的にはSiO/Alモル比が15〜
1000程度のものが用いられる。
[0013] Zeolites typically xM 2 / n O · Al 2 O 3 · ySiO 2 · zH 2 O ( where n is the valence of the cation, x is a number in the range of 0.8 to 2, y is The zeolite used in the present invention has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more. The upper limit of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is not particularly limited, but SiO 2 / Al 2 O 3
When the molar ratio is less than 15, the heat resistance and durability of the zeolite itself are low, so that the catalyst cannot have sufficient heat resistance and durability. Generally, the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is 15 to
About 1000 is used.

【0014】本発明の触媒を構成するゼオライトは天然
品、合成品のいずれであってもよく、これらゼオライト
の製造方法は特に限定されるものではないが、代表的に
はフェリエライト、Y、ZSM−5、ZSM−11、Z
SM−12、ZSM−20、等のゼオライトが使用でき
る。また、これらのゼオライトは、そのままあるいはア
ンモニウム塩、鉱酸等で処理してNH型あるいはH型
にイオン交換してから本発明の触媒として使用すること
もできる。
The zeolite constituting the catalyst of the present invention may be either a natural product or a synthetic product, and the manufacturing method of these zeolites is not particularly limited, but typically, it is ferrierite, Y, ZSM. -5, ZSM-11, Z
Zeolites such as SM-12 and ZSM-20 can be used. Further, these zeolites can be used as the catalyst of the present invention as they are or after being treated with an ammonium salt, a mineral acid or the like and subjected to ion exchange into NH 4 type or H type.

【0015】本発明で用いるゼオライトは、上記ゼオラ
イトに銅あるいはコバルトを含有させ、更にニッケル、
マンガン、セリウムを有機溶媒中で担持させることによ
り調製される。
The zeolite used in the present invention is the above zeolite containing copper or cobalt, and further nickel,
It is prepared by supporting manganese and cerium in an organic solvent.

【0016】銅あるいはコバルトは一般に、イオン交換
法や含浸担持法、蒸発乾固法等により含有させることが
できるが、その中でもイオン交換法が望ましい。
Copper or cobalt can be generally contained by an ion exchange method, an impregnation-supporting method, an evaporation-drying method, etc. Among them, the ion exchange method is preferable.

【0017】イオン交換法としては一般に行なわれてい
る方法、例えば、銅あるいはコバルトイオンを含有する
水溶液を用いてイオン交換する方法を採用することがで
きる。銅あるいはコバルトイオンは可溶性の塩の形で使
用でき、可溶性の塩としては、硝酸塩、酢酸塩、蓚酸
塩、塩化物等が好適に使用できる。
As the ion exchange method, a commonly used method, for example, an ion exchange method using an aqueous solution containing copper or cobalt ions can be adopted. Copper or cobalt ion can be used in the form of a soluble salt, and as the soluble salt, nitrate, acetate, oxalate, chloride and the like can be preferably used.

【0018】イオン交換時の銅あるいはコバルトイオン
の添加量はゼオライト中のアルミナモル数に対して、
0.1から10であることが望ましい。銅あるいはコバ
ルトの添加量が0.1未満であると、本発明の触媒の
銅、コバルト含有量が少なくなり、充分な触媒性能が得
られなくなる恐れがあり、また、10を越えてもそれに
見合うだけの効果が得られなくなる恐れがある。処理条
件については、通常行なわれる室温から100℃の温
度、1時間から10日の時間で良い。また、必要に応じ
て、イオン交換操作を繰り返し行なうこともできる。
The amount of copper or cobalt ions added during ion exchange is based on the number of moles of alumina in the zeolite.
It is preferably 0.1 to 10. If the added amount of copper or cobalt is less than 0.1, the content of copper and cobalt in the catalyst of the present invention may be low, and sufficient catalytic performance may not be obtained. There is a possibility that the effect will not be obtained. Regarding the treatment condition, a temperature which is usually performed from room temperature to 100 ° C. and a time of 1 hour to 10 days may be used. Further, the ion exchange operation can be repeated if necessary.

【0019】銅あるいはコバルトを含有するゼオライト
は、更にアルカリ土類金属が含まれても良い。アルカリ
土類金属の含有方法は、特に限定されないが、イオン交
換方法が望ましく、含有させる際、アルカリ土類金属と
銅あるいはコバルトを順次含有させてもかまわないし、
一度に含有させても良い。好ましくは、先にアルカリ土
類金属を含有させた後、銅あるいはコバルトを含有させ
る。
The zeolite containing copper or cobalt may further contain an alkaline earth metal. The method for containing the alkaline earth metal is not particularly limited, but an ion exchange method is desirable, and when it is contained, the alkaline earth metal and copper or cobalt may be sequentially contained,
It may be contained at once. Preferably, the alkaline earth metal is first added and then copper or cobalt is added.

【0020】ニッケル、マンガン及びセリウムの含有方
法については、有機溶媒中で行なうことが必須であり、
イオン交換法、含浸担持法、蒸発乾固法等で含有させる
ことができる。有機溶媒としてはニッケル、マンガン、
セリウム等の化合物が溶解すれば、特に制限はなく、例
えば、アルコ−ル、エ−テル、ケトン等を用いることが
できる。アルコ−ルとしてはメタノ−ル、エタノ−ル、
プロパノ−ル、エチレングリコ−ル等の低級アルコ−ル
が使用でき、エ−テル、ケトンとしてはエチルエ−テ
ル、アセトン、エチルメチルケトン等が使用できるが、
好ましくはエタノ−ルが望ましい。
Regarding the method of containing nickel, manganese and cerium, it is essential to carry out in an organic solvent,
It can be contained by an ion exchange method, an impregnation-supporting method, an evaporation-drying method or the like. Organic solvents include nickel, manganese,
There is no particular limitation as long as the compound such as cerium is dissolved, and for example, alcohol, ether, ketone and the like can be used. As alcohol, methanol, ethanol,
Lower alcohols such as propanol and ethylene glycol can be used, and ethers and ketones such as ethyl ether, acetone and ethyl methyl ketone can be used.
Ethanol is preferred.

【0021】イオン交換法により含有させる際、ニッケ
ル、マンガン及びセリウムの添加量は、ゼオライト中の
アルミナモル数に対して0.1から10であることが望
ましい。添加量が0.1以下では充分な活性及び耐久性
が得られなくなる恐れがあり、また、10以上ではそれ
に見合うだけの効果が得られなくなる恐れがある。処理
条件は室温から80℃の温度、1時間から10日の時間
で良い。また、含浸担持法により含有させる際の添加量
は、目的とする触媒の担持量によって任意に設定するこ
とができる。ニッケル、マンガン及びセリウムはこれら
のうち1種のみを担持させてもよいし、2種以上を混合
して担持させてもよい。複数元素を担持させる場合も、
上記の方法に従い調製される。
When contained by the ion exchange method, the addition amount of nickel, manganese and cerium is preferably 0.1 to 10 with respect to the number of moles of alumina in the zeolite. If the addition amount is 0.1 or less, sufficient activity and durability may not be obtained, and if the addition amount is 10 or more, the effect commensurate with it may not be obtained. The treatment conditions may be a temperature of room temperature to 80 ° C. and a time of 1 hour to 10 days. In addition, the amount of addition when it is contained by the impregnation-supporting method can be arbitrarily set depending on the amount of the target catalyst to be supported. Of nickel, manganese and cerium, only one of them may be supported, or two or more thereof may be mixed and supported. When supporting multiple elements,
Prepared according to the method described above.

【0022】上記の方法で調製された触媒の銅あるいは
コバルトの含有量はそれぞれゼオライト中のアルミナモ
ル数に対して0.1から1.5倍であることが好まし
く、またアルカリ土類金属を共存させる場合には、その
含有量がアルミナモル数に対して1.0倍以下であるこ
とが望ましい。更に、ニッケル、マンガン及びセリウム
の含有量はゼオライト中のアルミナモル数に対して、
0.02から2.0倍であることが好ましく、含有され
た金属の合計は1.0から2.5倍が好ましい。銅ある
いはコバルトが0.1未満、ニッケル、マンガン、セリ
ウムが0.02未満、それらの合計が1.0未満である
と充分な触媒性能、耐久性が得られなくなる恐れがあ
り、また、銅あるいはコバルトが1.5、ニッケル、マ
ンガン、セリウムが2.0、それらの合計が2.5を越
えてもそれに見合うだけの効果が得られなくなる恐れが
ある。また、ニッケル、マンガン及びセリウムを2種以
上含有する場合は、その合計量が上記範囲内にあるよう
に調製すればよい。
The content of copper or cobalt in the catalyst prepared by the above method is preferably 0.1 to 1.5 times the number of moles of alumina in the zeolite, and an alkaline earth metal is allowed to coexist. In this case, the content is preferably 1.0 times or less with respect to the number of moles of alumina. Further, the content of nickel, manganese and cerium, relative to the number of moles of alumina in the zeolite,
It is preferably 0.02 to 2.0 times, and the total amount of contained metals is preferably 1.0 to 2.5 times. If the content of copper or cobalt is less than 0.1, the content of nickel, manganese, and cerium is less than 0.02, and their total is less than 1.0, sufficient catalyst performance and durability may not be obtained. Even if cobalt is 1.5, nickel, manganese, and cerium are 2.0, and the total of these exceeds 2.5, there is a possibility that the effect corresponding to it may not be obtained. Further, when two or more kinds of nickel, manganese and cerium are contained, it may be prepared so that the total amount thereof is within the above range.

【0023】以上の様にして調製された触媒は、必要に
応じて焼成してから用いることもできる。
The catalyst prepared as described above can be used after calcining if necessary.

【0024】本発明の排ガス浄化触媒は、粘土鉱物等の
バインダ−と混合し成形して使用することもできる。ま
た、予めゼオライトを成形し、その成形体にコバルト、
バリウム、ニッケル及び/又はマンガン及び/又はセリ
ウムを含有させることもできる。ゼオライトを成形する
際に用いられるバインダ−としては、特に制限はない
が、カリオン、アタパルガイト、モンモリロナイト、ベ
ントナイト、アロフェン、セピオライト等の粘土鉱物や
シリカ、アルミナ等が使用できる。あるいは、バインダ
−を用いずに成形体を直接合成したバインダレスゼオラ
イト成形体であってもよい。また、コ−ジェライト製あ
るいは金属製のハニカム状基材にゼオライトをウォッシ
ュコ−トして用いることもできる。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention can be used by mixing with a binder such as clay mineral and molding. In addition, zeolite is molded in advance and cobalt is added to the molded product.
It may also contain barium, nickel and / or manganese and / or cerium. The binder used when molding the zeolite is not particularly limited, but clay minerals such as carion, attapulgite, montmorillonite, bentonite, allophane and sepiolite, silica, alumina and the like can be used. Alternatively, it may be a binderless zeolite molded product obtained by directly synthesizing a molded product without using a binder. Further, it is also possible to use zeolite as a washcoat on a honeycomb-shaped substrate made of cordierite or metal.

【0025】酸素過剰排ガスからの窒素酸化物の除去
は、上記で説明した排ガス浄化触媒と該排ガスを接触さ
せることにより行うことができる。該排ガスは窒素酸化
物及び炭化水素が含まれることが必須である。本発明が
対象とする酸素過剰の排ガスとは、排ガス中に含まれる
一酸化炭素、水素及び炭化水素を完全に酸化するのに必
要な酸素量より過剰な酸素が含まれている排ガスを指
し、このような排ガスとしては例えば、自動車等の内燃
機関から排出される排ガス、特に空燃比が大きい状態で
燃焼された排ガス等が具体的に例示される。
The removal of nitrogen oxides from the oxygen-excess exhaust gas can be carried out by bringing the exhaust gas purification catalyst described above into contact with the exhaust gas. It is essential that the exhaust gas contains nitrogen oxides and hydrocarbons. Exhaust gas with excess oxygen targeted by the present invention refers to exhaust gas containing oxygen in excess of the amount of oxygen necessary to completely oxidize carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbons contained in the exhaust gas, As such exhaust gas, for example, exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like, particularly exhaust gas burned in a state where the air-fuel ratio is large is specifically exemplified.

【0026】本発明で処理される排ガス中の各成分ガス
の濃度は特に限定されないが、通常、窒素酸化物が50
から2000ppm、炭化水素が10から5000pp
m、酸素が0.1から20%である。
The concentration of each component gas in the exhaust gas treated in the present invention is not particularly limited, but normally, nitrogen oxide is 50
To 2000 ppm, hydrocarbons from 10 to 5000 pp
m, oxygen is 0.1 to 20%.

【0027】処理される排ガスの空間速度及び温度は特
に限定されないが、好ましくは空間速度(体積基準)5
00から500000hr−1、温度100から800
℃、更に好ましくは、空間速度2000から20000
0hr−1、温度200から600℃である。
The space velocity and temperature of the exhaust gas to be treated are not particularly limited, but preferably space velocity (volume basis) 5
00 to 500,000 hr -1 , temperature 100 to 800
° C, more preferably space velocity 2000 to 20000
The temperature is 0 hr −1 and the temperature is 200 to 600 ° C.

【0028】なお上記排ガス浄化触媒は、一酸化炭素、
炭化水素及び水素を含み酸素過剰でない排ガスの場合に
適用されても、何等その性能が変化することはない。
The exhaust gas purifying catalyst is carbon monoxide,
Even when applied to exhaust gas containing hydrocarbons and hydrogen and not in excess of oxygen, its performance does not change at all.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明を実施例により更に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
The present invention will be further described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】実施例1<触媒1の調製> 特開昭59−54620号公報実施例5に従って、ZS
M−5類似ゼオライトを合成した。無水ベ−スにおける
酸化物のモル比で表して次の組成を有していた。
Example 1 <Preparation of catalyst 1> ZS according to Example 5 of JP-A-59-54620.
M-5 similar zeolite was synthesized. It had the following composition, expressed as the molar ratio of the oxide in the anhydrous base.

【0031】 1.0NaO・Al・40SiO これを塩化アンモニウム水溶液中でイオン交換して調製
したアンモニウム型ZSM−5を調製し、そのアンモニ
ウム型ZSM−5;200gをその中に含まれているア
ルミナモル数に対して5倍となるように精秤された濃度
0.1mol/リットルの酢酸バリウム水溶液中に添加
し、80℃で16時間攪拌した。固液分離後、充分洗浄
した。続けて、そのゼオライトケ−キをアルミナモル数
に対して2倍の酢酸コバルト水溶液中に投入し、80℃
で16時間攪拌した。固液分離後、充分洗浄し、110
℃で10時間乾燥し、コバルト及びバリウム含有ゼオラ
イトを得た。これをCo−Ba−ZSM−5とする。
1.0Na 2 O · Al 2 O 3 · 40SiO 2 An ammonium type ZSM-5 prepared by ion-exchanged this in an ammonium chloride aqueous solution was prepared, and 200 g of the ammonium type ZSM-5 was prepared therein. The mixture was added to an aqueous barium acetate solution having a concentration of 0.1 mol / liter, which was precisely weighed to be 5 times the number of moles of alumina contained, and stirred at 80 ° C. for 16 hours. After solid-liquid separation, it was thoroughly washed. Subsequently, the zeolite cake was put into a cobalt acetate aqueous solution which was twice as many as the number of moles of alumina, and the temperature was kept at 80 ° C.
It was stirred for 16 hours. After solid-liquid separation, thoroughly wash, 110
It dried at 10 degreeC for 10 hours, and obtained the cobalt and barium containing zeolite. This is designated as Co-Ba-ZSM-5.

【0032】Co−Ba−ZSM−5;10gを濃度
0.0387mol/リットルの硝酸ニッケルエタノ−
ル溶液50mLに添加し、攪拌しながら減圧脱溶媒し、
ニッケルを担持した。その後、得られた粉体を110℃
で10時間乾燥し触媒1を得た。この触媒のコバルト、
バリウム及びニッケルの含有量を化学分析により調べた
結果、無水ベ−スにおける酸化物モル比で次の組成を有
していた。
Co-Ba-ZSM-5; 10 g of nickel nitrate ethanol with a concentration of 0.0387 mol / liter
Solution to 50 mL, and desolvated under reduced pressure with stirring,
Supported nickel. Then, the obtained powder is heated to 110 ° C.
After drying for 10 hours, catalyst 1 was obtained. This catalyst cobalt,
As a result of examining the contents of barium and nickel by chemical analysis, they had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0033】0.57CoO・0.57BaO・0.4
NiO・Al・40SiO 実施例2<触媒2の調製> 実施例1で調製したCo−Ba−ZSM−5;10gを
濃度0.0968mol/リットルの酢酸ニッケルエタ
ノ−ル溶液50mlに添加し、25℃で20時間攪拌し
た。固液分離後、充分にエタノ−ル洗浄し、110℃で
10時間乾燥して触媒2を得た。この触媒のコバルト、
バリウム及びニッケルの含有量を化学分析により調べた
結果、無水ベ−スにおける酸化物モル比で次の組成を有
していた。
0.57CoO ・ 0.57BaO ・ 0.4
NiO.Al 2 O 3 .40SiO 2 Example 2 <Preparation of catalyst 2> 10 g of Co-Ba-ZSM-5 prepared in Example 1 was added to 50 ml of nickel acetate ethanol solution having a concentration of 0.0968 mol / liter. And stirred at 25 ° C. for 20 hours. After solid-liquid separation, it was thoroughly washed with ethanol and dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain catalyst 2. This catalyst cobalt,
As a result of examining the contents of barium and nickel by chemical analysis, they had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0034】0.59CoO・0.53BaO・0.0
8NiO・Al・40SiO 実施例3<触媒3の調製> 酢酸ニッケルエタノ−ル中での攪拌温度を60℃に変え
たこと以外は実施例2と同様な操作で触媒3を調製し
た。この触媒のコバルト、バリウム及びニッケルの含有
量を化学分析により調べた結果、無水ベ−スにおける酸
化物モル比で次の組成を有していた。
0.59CoO ・ 0.53BaO ・ 0.0
8NiO.Al 2 O 3 .40SiO 2 Example 3 <Preparation of catalyst 3> Catalyst 3 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the stirring temperature in nickel acetate ethanol was changed to 60 ° C. .. As a result of investigating the contents of cobalt, barium and nickel of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0035】0.56CoO・0.55BaO・0.1
5NiO・Al・40SiO 実施例4<触媒4の調製> 硝酸ニッケルを硝酸マンガンに変えたこと以外は実施例
1と同様な操作で触媒4を調製した。この触媒のコバル
ト、バリウム及びマンガンの含有量を化学分析により調
べた結果、無水ベ−スにおける酸化物モル比で次の組成
を有していた。
0.56CoO ・ 0.55BaO ・ 0.1
5NiO.Al 2 O 3 .40SiO 2 Example 4 <Preparation of catalyst 4> Catalyst 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that nickel nitrate was changed to manganese nitrate. As a result of investigating the contents of cobalt, barium and manganese of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0036】0.57CoO・0.57BaO・0.4
MnO・Al・40SiO 実施例5<触媒5の調製> 酢酸ニッケルを酢酸マンガンに変えたこと以外は実施例
2と同様な操作で触媒5を調製した。この触媒のコバル
ト、バリウム及びマンガンの含有量を化学分析により調
べた結果、無水ベ−スにおける酸化物モル比で次の組成
を有していた。
0.57CoO ・ 0.57BaO ・ 0.4
MnO.Al 2 O 3 .40SiO 2 Example 5 <Preparation of catalyst 5> Catalyst 5 was prepared by the same operation as in example 2 except that nickel acetate was replaced with manganese acetate. As a result of investigating the contents of cobalt, barium and manganese of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0037】0.60CoO・0.54BaO・0.5
5MnO・Al・40SiO 実施例6<触媒6の調製> 実施例1で調製したCo−Ba−ZSM−5;10gを
濃度0.0258mol/リットルの硝酸セリウムエタ
ノ−ル溶液50mlに添加し、攪拌しながら減圧脱溶媒
した。その後、得られた粉体を110℃で10時間乾燥
し触媒7を得た。この触媒のコバルト、バリウム及びセ
リウムの含有量を化学分析により調べた結果、無水ベ−
スにおける酸化物モル比で次の組成を有していた。
0.60CoO ・ 0.54BaO ・ 0.5
5MnO · Al 2 O 3 · 40SiO 2 Example 6 <Preparation of Catalyst 6> prepared in Example 1 Co-Ba-ZSM-5 ; of 10g concentration 0.0258Mol / l nitric Seriumuetano - added Le solution 50ml Then, the solvent was removed under reduced pressure with stirring. Then, the obtained powder was dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain a catalyst 7. The content of cobalt, barium and cerium in this catalyst was examined by chemical analysis.
It had the following composition in terms of oxide molar ratio in the oxide.

【0038】0.57CoO・0.57BaO・0.1
3Ce・Al・40SiO 実施例7<触媒7の調製> 実施例1で調製したアンモニウム型ZSM−5;200
gを、その中に含まれているアルミナモル数に対して2
倍となるように精秤された濃度0.1mol/リットル
の酢酸銅(II)水溶液中に添加し、直ちに2.5%ア
ンモニア水を加えてスラリ−のpHを10.5とし、室
温で15時間攪拌した。固液分離後、充分洗浄し、11
0℃で10時間乾燥して銅含有ZSM−5を得た。これ
をCu−ZSM−5とする。
0.57CoO ・ 0.57BaO ・ 0.1
3Ce 2 O 3 · Al 2 O 3 · 40SiO 2 Example 7 ammonium type ZSM-5 prepared in Example 1 <Preparation of Catalyst 7>; 200
g to 2 with respect to the number of moles of alumina contained therein
The solution was added to an aqueous solution of copper (II) acetate having a concentration of 0.1 mol / liter precisely doubled, and 2.5% ammonia water was immediately added to adjust the pH of the slurry to 10.5, and the pH was adjusted to 15 at room temperature. Stir for hours. After solid-liquid separation, thoroughly wash, 11
It dried at 0 degreeC for 10 hours, and obtained ZSM-5 containing copper. This is designated as Cu-ZSM-5.

【0039】Cu−ZSM−5;10gを濃度0.03
87mol/リットルの硝酸ニッケルエタノ−ル溶液5
0mlに添加し、攪拌しながら減圧脱溶媒し、ニッケル
を担持した。その後、得られた粉体を110℃で10時
間乾燥し触媒7を得た。この触媒の銅及びニッケルの含
有量を化学分析により調べた結果、無水ベ−スにおける
酸化物モル比で次の組成を有していた。
Cu-ZSM-5; 10 g at a concentration of 0.03
87 mol / liter nickel nitrate ethanol solution 5
It was added to 0 ml, and the solvent was removed under reduced pressure with stirring to support nickel. Then, the obtained powder was dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain a catalyst 7. As a result of investigating the contents of copper and nickel of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0040】1.05Cu0・0.4NiO・Al
・40SiO 実施例8<触媒8の調製> 硝酸ニッケルを硝酸マンガンに変えたこと以外は実施例
7と同様な操作で触媒8を調製した。この触媒の銅及び
マンガンの含有量を化学分析により調べた結果、無水ベ
−スにおける酸化物モル比で次の組成を有していた。
1.05Cu0 ・ 0.4NiO ・ Al 2 O
3 · 40SiO <Preparation of Catalyst 8> 2 Example 8 except that nickel nitrate was changed to manganese nitrate was prepared catalyst 8 in the same manner as in Example 7. As a result of investigating the contents of copper and manganese in this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0041】1.05CuO・0.4MnO・Al
・40SiO 実施例9<触媒9の調製> 実施例7で調製したCu−ZSM−5;10gを濃度
0.0258mol/リットルの硝酸セリウムエタノ−
ル溶液50mlに添加し、攪拌しながら減圧脱溶媒し
た。その後、得られた粉体を110℃で10時間乾燥し
て触媒9を得た。この触媒の銅及びセリウムの含有量を
化学分析により調べた結果、無水ベ−スにおける酸化物
モル比で次の組成を有していた。
1.05 CuO.0.4 MnO.Al 2 O
3 · 40SiO 2 Example 9 <Preparation of catalyst 9> 10 g of Cu-ZSM-5 prepared in Example 7 was added to 10 g of cerium nitrate ethano-nitrate with a concentration of 0.0258 mol / liter.
Solution (50 ml), and the solvent was removed under reduced pressure with stirring. Then, the obtained powder was dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain a catalyst 9. As a result of investigating the contents of copper and cerium in this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0042】1.05CuO・0.13Ce・A
・40SiO 実施例10<触媒活性評価試験> 触媒1〜9を各々プレス成形後、粉砕して12〜20メ
ッシュに整粒した。整粒した各触媒について、下記に示
す組成のガス(以下、反応ガス)を流しながら800
℃、5時間の耐久処理を行った後、各々1gを常圧固定
床流通反応管に充填した。反応前処理として、反応ガス
を4000ml/minで流通させながら500℃まで
昇温し、30分保持した。その後、300〜550℃の
間の任意の温度で触媒定常活性を調べた。この時の空間
速度(体積基準)は、120000hr−1であった。
表1には各温度におけるNOx除去率を示している。
尚、NOx除去率は次式で表される。
1.05CuO · 0.13Ce 2 O 3 · A
1 2 O 3 · 40SiO 2 Example 10 <Catalyst activity evaluation test> Catalysts 1 to 9 were each press-molded and then pulverized to be sized to 12 to 20 mesh. For each sized catalyst, 800 while flowing a gas (hereinafter, reaction gas) having the composition shown below
After endurance treatment at 5 ° C. for 5 hours, 1 g of each was charged into a fixed pressure bed circulation reaction tube. As a reaction pretreatment, the reaction gas was flowed at 4000 ml / min, the temperature was raised to 500 ° C., and the temperature was maintained for 30 minutes. After that, the steady-state activity of the catalyst was examined at any temperature between 300 and 550 ° C. The space velocity (volume basis) at this time was 120,000 hr −1 .
Table 1 shows the NOx removal rate at each temperature.
The NOx removal rate is expressed by the following equation.

【0043】 XNOx= {([NOx]in −[NOx]out )/[NOx]in}×100 XNOx :NOx除去率 [NOx]in :入口ガスのNOx濃度 [NOx]out :出口ガスのNOx濃度 (反応ガス組成) NO 1200ppm O 4.3% C 800ppm CO 1200ppm CO 12% HO 10% N バランス 比較例1<比較触媒1,2の調製及び触媒活性評価> ニッケルを担持しなかったこと以外は実施例1と同様な
操作を行ってコバルト及びバリウムを含有するゼオライ
ト(比較触媒1)、またニッケルを担持しなかったこと
以外は実施例7と同様な操作を行って銅を含有するゼオ
ライト(比較触媒2)を調製した。この比較触媒1,2
は化学分析の結果、酸化物モル比で次の組成を有してい
た。 比較触媒1:0.57CoO・0.57BaO・Al
・40SiO 比較触媒2:1.05CuO・Al・40SiO
この比較触媒1、2のNOx除去率を実施例10と同様
な条件で測定した。
XNOx = {([NOx] in− [NOx] out) / [NOx] in} × 100 XNOx: NOx removal rate [NOx] in: NOx concentration of inlet gas [NOx] out: NOx concentration of outlet gas (Reaction gas composition) NO 1200 ppm O 2 4.3% C 3 H 6 800 ppm CO 1200 ppm CO 2 12% H 2 O 10% N 2 balance Comparative Example 1 <Preparation of comparative catalysts 1 and 2 and catalytic activity evaluation> The same operation as in Example 1 was carried out except that it was not supported, and the same operation as in Example 7 was carried out except that nickel and cobalt-containing zeolite (comparative catalyst 1) were not supported. A zeolite containing copper (Comparative Catalyst 2) was prepared. This comparative catalyst 1,2
As a result of a chemical analysis, had the following composition in terms of oxide molar ratio. Comparative Catalyst 1: 0.57CoO · 0.57BaO · Al 2
O 3・ 40SiO 2 Comparative catalyst 2: 1.05 CuO ・ Al 2 O 3・ 40SiO
2 The NOx removal rates of these comparative catalysts 1 and 2 were measured under the same conditions as in Example 10.

【0044】各温度におけるNOx除去率を表1に示
す。
Table 1 shows the NOx removal rate at each temperature.

【0045】比較例2<比較触媒3,4の調製及び触媒
活性評価> 実施例1で調製したCo−Ba−ZSM−5;10gを
濃度0.387mol/リットルの硝酸ニッケル水溶液
50mlに添加し、攪拌しながら減圧脱水した。その
後、得られた粉体を110℃で10時間乾燥し、比較触
媒3を得た。この触媒のコバルト、バリウム及びニッケ
ルの含有量を化学分析により調べた結果、無水ベ−スに
おける酸化物モル比で次の組成を有していた。
Comparative Example 2 <Preparation of Comparative Catalysts 3 and 4 and Evaluation of Catalytic Activity> 10 g of Co-Ba-ZSM-5 prepared in Example 1 was added to 50 ml of a nickel nitrate aqueous solution having a concentration of 0.387 mol / liter, The mixture was dehydrated under reduced pressure with stirring. Then, the obtained powder was dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain a comparative catalyst 3. As a result of investigating the contents of cobalt, barium and nickel of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0046】0.57CoO・0.57BaO・0.4
NiO・Al・40SiO また、実施例7で調製したCu−ZSM−5;10gを
濃度0.387mol/リットルの硝酸ニッケル水溶液
50mlに添加し、攪拌しながら減圧脱水した。その
後、得られた粉体を110℃で10時間乾燥し、比較触
媒4を得た。この触媒の銅及びニッケルの含有量を化学
分析により調べた結果、無水ベ−スにおける酸化物モル
比で次の組成を有していた。
0.57CoO ・ 0.57BaO ・ 0.4
NiO.Al 2 O 3 .40SiO 2 Also, 10 g of Cu-ZSM-5 prepared in Example 7 was added to 50 ml of a nickel nitrate aqueous solution having a concentration of 0.387 mol / liter, and dehydrated under reduced pressure with stirring. Then, the obtained powder was dried at 110 ° C. for 10 hours to obtain comparative catalyst 4. As a result of investigating the contents of copper and nickel of this catalyst by chemical analysis, the catalyst had the following composition in terms of oxide molar ratio in anhydrous base.

【0047】1.05CuO・0.4NiO・Al
・40SiO この比較触媒3、4のNOx除去率を実施例10と同様
な条件で測定した。
1.05CuO.0.4NiO.Al 2 O
The 3 · 40SiO 2 NOx removal rate of the comparative catalyst 3 and 4 were measured in the same conditions as in Example 10.

【0048】各温度におけるNOx除去率を表1に示
す。
Table 1 shows the NOx removal rate at each temperature.

【0049】[0049]

【表1】 [Table 1]

【0050】[0050]

【発明の効果】表1より本発明の触媒の酸素過剰排ガス
浄化能、特に窒素酸化物の除去能及び耐久性が比較触媒
よりも高いことが明かである。従って、本発明の触媒を
排ガスと接触させることにより、酸素過剰の排ガスから
窒素酸化物をより効率的に除去することができる。
According to Table 1, it is clear that the catalyst of the present invention has a higher oxygen-exhaust gas purification ability, particularly a nitrogen oxide removing ability and a higher durability than the comparative catalyst. Therefore, by contacting the catalyst of the present invention with exhaust gas, nitrogen oxides can be more efficiently removed from the oxygen-excess exhaust gas.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】銅あるいはコバルトを含有し、SiO
Alモル比が少なくとも15以上であるゼオライ
トに、有機溶媒中でニッケル、マンガンあるいはセリウ
ムから選ばれる少なくとも1種以上を担持した触媒と、
窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過剰の排ガスを
接触させることを特徴とした窒素酸化物の除去方法。
1. A film containing SiO 2 / containing copper or cobalt.
A catalyst in which at least one selected from nickel, manganese, and cerium in an organic solvent is supported on a zeolite having an Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 or more,
A method for removing nitrogen oxides, which comprises contacting an exhaust gas containing excess oxygen containing nitrogen oxides and hydrocarbons.
JP3354536A 1991-12-20 1991-12-20 Removing method of nitrogen oxide Pending JPH05168863A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111617766A (en) * 2020-05-19 2020-09-04 上海兴国惠环保科技有限公司 Processing method of Ce-Co binary desulfurizer

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