JPH05503036A - 廃ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素の減少 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 に１旦旦 本願は、１９９０年９月２０日出願の米国特許出願第０７１５８５．９３７号の 一部継続出願である。

及豆ユ立旦 本発明は、窒素酸化物の放出の減少、およびそれによって大気汚染を減少させる 方法に関連する。さらに詳細には、本発明は、燃焼ガスの窒素酸化物および一酸 化炭素の含有量を減少させるためのジスプロシウム含有触媒の使用に関連する。

λ五旦！見 近年、大気汚染、酸性雨などの種々の生態および環境の問題を解決するために、 かなりの努力がなされてきた。種々の発生源からの燃焼廃ガスならびに廃棄物は 、大気中に放出されたときに大気汚染の主因となる。もし廃棄物が有害成分を除 去するように処理されなければ、環境破壊は続く。酸性雨、森林ならびに植物の 減少、オゾン層の変化、有害で刺激性のスモッグなどが大気汚染の結果の例であ る。

汚染の一般的な発生源に、内燃機関、工業プラント、万能ボイラー、ガスタービ ン、ならびにガソリンスタンド、ドライクリーニング機などの商業施設が含まれ る。年間のＮｏ８放出の約３分の１が発電所によるものであり、乗用車ならびに トラ、りのような自動車起源が約４０％がら５ｏ％であると推定されている。こ のような施設から発生される大気汚染物質のタイプには、石炭灰のような微泣子 の放出、Ｎｏ２ならびにＮｏ３のような硫黄酸化物、−酸化炭素、オゾン、なら びに通常一括して「ＮＯｘ」　と呼ばれる窒素酸化物が含まれる。

汚染大気の中に見い比される一般的な成分の一つは、非常に有毒な物質として知 られている二酸化窒素（Ｎｏ２）である。二酸化窒素は、硝酸を製造している工 業プラントなどの種々の発生源から大気中にもたらされているが、しがし二酸化 窒素の主な発生源は、上述したタイプの燃焼過程によって形成される一酸化窒素 （Ｎｏ）である。窒素酸化物は、以下の（１）および（２）の反応によって上述 の燃焼過程の間に形成される。（１）炎の高温部分における、窒素と大気中の酸 素との反応（「熱固定）；および（２）燃焼している燃料中の有機窒素化合物の 酸化。燃焼で形成される一酸化窒素は、大気中で空気と接触することで二酸化窒 素に転換される。

ガスが環境への害なく大気中に放出され得るように廃ガスから窒素酸化物を除去 する種々の方法が提案されてきた。ボイラー、ガスタービンおよび内燃機関から の窒素酸化物の放出は、エンジンあるいはボイラーの設計を、より効率的にある いはより低温で作動するように改修することによって減少されてきた。窒素酸化 物の放出を減少させるための他の提案には、窒素酸化物の無害なガスへの転換に よって放出ガスの窒素酸化物含有量を減少させる種々の薬品の使用が含まれる。

このような化学工程は、しかしながら、一般に約１６００’Ｆから約２０００’ Ｆおよびさらに高温の範囲のようなきわめて高温を必要とする。窒素酸化物の含 有量を減少させるためのこれらの化学反応のいくつかの温度は、窒素酸化物の減 少を促進するのに効果的である触媒を利用することによって下げられている。種 々の燃焼過程からのＮＯｘ放出を減少させるための種々の技術は、−Ｒｅｄｕｃ ｉｎｇ　Ｎｏ、　Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ−ＰｏｗｅｒＳｅｐｔｅｍｂｅｒ　１９８ ８．　ｐｐＳ−Ｌ　ｔｏ　５−１３と題する記事に述べられている。

燃焼廃ガス中の窒素酸化物含有量の減少に有用であるとして提案されている薬品 の中には、アンモニア、尿素、シアヌル酸などの窒素含有化合物がある。例えば 、米国特許第３゜９００．５５．４号；第４．３３５，０８４号；第４．７４３ ゜４３６号；第４，８４９，１９２号；および第４，８５１゜２０１号は、窒素 酸化物放出を減少させるためにアンモニアを利用するような方法を記述している 。尿素の使用は、米国特許第４，２０８，３８６号；第４，３２５，９２４号； 第４．７１９，０９２号；および第４，８５１，２０１号に記述されている。燃 焼廃ガス中の窒素酸化物含有量を減少させるために、シアヌル酸の使用、特にシ アヌル酸の分解産物であるイソシアン酸の使用は、米国特許第４，７３１，２３ １号；第ａ、８００，０６８号；および第４，８６１，５６７Ｖｏｌ、　３２４ ．１８／２５．　ｐｐ６５７．６５８　ニ記述されテイル。

種々の触媒が、燃焼ガスを処理するためおよび窒素酸化物、−酸化炭素、三酸化 硫黄などの有害成分を除去するために有用であるとして提案されている。それら の触媒は、単独であるいはアンモニアのような種々の薬品とともに燃焼時に使用 され得る。米国特許第４，８７４，５９０号および第４，８６７．９５４号は、 ガス流から窒素酸化物および酸化硫黄を除去するためにアンモニアとともにミク ロ細孔モレキュラーシーブの使用を記述している。燃焼排ガスから窒素酸化物、 酸化硫黄ならびに微粒子を同時に除去するための触媒処理法は、米国特許第４， ６０９，５３７号；第４．　６１７．　１７５号；および第４，６９２，３１８ 号の主題である。この第４．６０９，５３７号の特許に記述されている方法は、 水素、アンモニア、アンモニアを遊離する化合物、−酸化炭素、軽炭化水素ガス あるいは蒸気であり得る、窒素酸化物捕獲還元剤による窒素酸化物の除去を最初 に包含している。窒素酸化物を除去されたガスは、その後、吸収体およびその上 に少なくとも一つの助触媒を有する吸収体の群から選択される、酸化硫黄を捕獲 し、そして微粒子を除去する物質を使って処理される。この吸収体は、アルミニ ウム、ビスマス、マンガン、イツトリウム、アンチモン、銅、スズ、希土類金属 、■、族金属および■、族金属よりなる群から選択される少なくとも一つの金属 の酸化物を富む。この助触媒は、希土類金属、■族貴金ａ、クロム、バナジウム 、レニウム、アンチモン、銀、およびそれの化合物からなる群から選択される少 なくとも一つを、遊離あるいは結合型で含む。ジスプロシウムは希土類金属の一 つとして記載されている（第１２欄、第４１行）。

上述の第４，６１７，１７５号の特許は、上述の第４，６０９．５３７号の特許 に記述されおよび請求されている方法を利用して、窒素酸化物、酸化硫黄および 微粒子を除去するための方式を記述しおよび請求している。米国特許第４，６９ ２．３１８号は、類似の触媒を利用して上述の第４，６０９゜５３７号特許にお いて請求された方法の変更態様を記述している。

米国特許第４，１２４，６８９号は、希土類元素含有のセラミック混合の酸化物 触媒を記述している。特に、このセラミ、り触媒は、希土類金属および第一遷移 系列の金属を含有している。必要に応じて、および好ましくは、この触媒はまた ジルコニウム、スズあるいはトリウム、あるいはそれらの混合物および／あるい はアルカリ土類金属を含む。この触媒、　は、化石燃料を燃やす発電あるいは加 熱プラントおよび内燃機関の排出ガスからの一酸化炭素、炭化水素、−酸化窒素 および二酸化硫黄の触媒による除去に使用され得る。第１０欄の第２７行から始 まる種々の反応は、請求された触媒を使って触媒されることが述べられていて、 そしてそれらの反応の一つは、−酸化窒素を使った一酸化炭素の反応である。

米国特許第４，７６０，０４４号は、自動車排気ガスから硫化水素の放出を最小 限にするための方法および触媒を記述している。その方法で使用される触媒複合 物は、以下の（１）および（２）の混合物を含む。（１）第一にその上に少なく とも一種類の希土類酸化物が分散されている耐火性の無機酸化物担体。および（ ２）その上に金属の酸化物である少なくとも一種類の二次活性化成分が分散され ている、酸化ジルコニウム、二酸化チタン、酸化セリウム、酸化ケイ素、酸化マ グネシウム、天然および合成のゼオライトからなる群から選択される二次担体： その酸化物が分散されている金属は、燃料の豊富な状態で安定な硫化物を形成す る金属からなる群から選択され、この混合物は、その上に分散されたプラチナ、 パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムよりなる群から選択される 少なくとも一種類の触媒金属を有する。

二次活性化金属の成分の例は、ニッケル、亜鉛、コバルト、銅、および鉛を含む 。

米国特許第４．　７ｊｌ、０９１号は、内燃機関からの排出ガスを処理するため の触媒を記述している。本特許に記述されている触媒複合物は、その上に酸化ラ ンタン、少なくとも　。

一種類の他の希土類酸化物および少なくとも一種類の貴金属成分を分散させた耐 火性の無機酸化物である担体を含む。この担体の例には、酸化アルミニウム、酸 化ジルコニウム、酸化ケイ素、二酸化チタンなどが含まれ、およびこの貴金属の 例には、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムが含ま れる。この希土類金属酸化物の例には、セリウム、プラセオジム、ネオジム、ジ スプロシウム、ユウロピウム、ホルミウムおよびイッテルビウムが含まれる。

層状の自動車の触媒複合物は、米国特許第４，８６８，１４８号に記述されてい る。この複合物は、その上に少な（とも一種類の貴金属成分を分散させ、ならび にすぐその上に少なくとも一種類の酸素貯蔵成分を含有する上部層を分散させた 耐火性の無機酸化物である第一の担体、および必要に応じて耐火性の無機酸化物 である第二の担体を含む。この酸素貯蔵成分は、鉄、ニッケノペ　コバルトおよ び好ましいとされる希土類をともなった希土類からなる群から選択された酸化物 である。特に好ましい希土類は、セリウム、ランタンおよびセリウムおよびラン タンの混合物である。

米国特許第４，５２８，２７９号には、内燃機関からの排出ガスを清浄化するた めに有用な一体構造の触媒が記述されている。この触媒は不活性担体；酸化アル ミニウムのフィルムおよびこの不活性担体の表面を覆っている希土類酸化物（こ のフィルム中にはセリウムおよびランタンが０．０５から０．３の原子比で存在 する）を含み、；そしてこのフィルムは、少なくとも一種類の白金族元素を含ん でいる触媒成分を含む。

米国特許第４，９１９，９０２号は、また内燃機関からの排出ガスの処理のため の触媒を記述している。この触媒は、ランタン；少なくとも一種類の貴金属；お よび少なくとも一種類の他の希土類金属の組み合せで覆われた耐火性の無機酸化 物の担体を含む。米国特許第４，９２３，８４２号は、またガスから窒素酸化物 を除去するためのランタン含有触媒を記述している。この触媒は、酸化ランタン の上部層および酢酸ジスプロシウムのような希土類金属酸化物であり得る酸素蓄 積成分を有するプラチナおよびロジウムとの組み合せを含む。

１五二！旨 一酸化炭素の酸化を促進し得る金属を含まないジスプロシウム含有触媒の存在下 で反応を行うことを包含する窒素酸化物と一酸化炭素との反応を促進する方法が 記述されている。

さらに詳細には、化石燃料の燃焼からの廃ガス流中の窒素酸化物および一酸化炭 素含有量を、−酸化炭素を酸化し得る金属を含まないジスプロシウム含有触媒を 、排出ガスと接触させることによって減少させる方法が記述されている。一般的 に、このジスプロシウム含有触媒は、約３００’Ｆがら約１２００°Ｆの温度で 廃ガスと接触させられる。

乱ｉ旦見見呈翌皿 図１は、窒素酸化物の一酸化炭素との触媒反応のための、本発明の方法の一つを 具体的に説明する流れ図である。

図２は、本発明の他の実施態様を具体的に説明する流れ図である。その中で、ガ ス中の窒素酸化物および一酸化炭素含有量を減少させるために、廃ガスは、最初 にジスプロシウム触媒で処理され、そしてその後、このガス（酸素を含む）はＣ Ｑを酸素と反応させることで一酸化炭素の残りの量を除去するために第二の触媒 （例えば、貴金属）に接触させている。

図３は、ジスプロシウムを含む第一の部分および一酸化炭素を酸化する触媒を含 む第二の部分を含む反応器の断面である。

図４は、実施例１〜１５における、温度に対するＮｏ減少パーセントのグラフで ある。

な　態　の脱Ｂ 明細書および特許請求の範囲を通じて、用語「窒素酸化物」およびｒＮＯＸＪは 、酸化二窒素（Ｎ２０）、−酸化窒素（Ｎｏ）、および二酸化窒素（Ｎｏ２）の ような種々の窒素酸化物を含む、包括的な意味で使用される。

最初の実施態様では、本発明は、窒素酸化物と一酸化炭素との反応を促進するた めの方法である。そこでは、貴金属および第一遷移系列の金属を含まないジスプ ロシウム含有触媒の存在下の反応を導くことが含まれる。さらに他の実施態様で は、このジスプロシウム含有触媒には一酸化炭素の酸化を促進し得るあらゆる金 属を含まない。

−酸化炭素と窒素酸化物との反応は一般的には約３００゜Ｆから約１２００°Ｆ の間の温度で、そしてより一般的には、約６００°Ｆから約１２００°Ｆの間の 温度で実施される。

それより低い温度では、−酸化炭素および窒素酸化物が反応することを確実にす るためにより長い期間、触媒と、−酸化炭素ならびに窒素酸化物の接触を維持す ることが有益であり得る。

一酸化炭素の窒素酸化物との反応、特に−酸化窒素との反応を促進するために利 用され得る触媒は、貴金属およびチタン、バナジウム、クロム、マグネシウム、 鉄、コバルト、ニッケル、銅および亜鉛のような第一遷移系列の金属を含まない ジスプロシウム含有触媒である。ある実施態様では、ジスプロシウムは２＋酸化 状態にある。

他の実施態様では、ジスプロシウム含有触媒は、−酸化炭素の二酸化炭素への酸 化を促進し得る金属を実質的に含まない（すなわち、微量は含み得る）。このよ うな金属を除外することが望ましい理由の一つは、−酸化炭素が窒素酸化物との 反応に必要とされるからである。そしてそれは、ガスの中に存在する全ての窒素 酸化物と反応するようにガスの中に存在する充分な一酸化炭素を得ることが好ま しいからであり、そのためにガスの中の窒素酸化物含有率を減少させる時にその 反応の効率を最大にすることである。どのような過剰な一酸化炭素も、下記に完 全に記述したように、このガスの次の処理の他の触媒によって、このガスから除 去し得る。−酸化、　炭素の酸化を促進し得る触媒は、当該分野でよく知られて おり、そして種々の例が以下に記述されている。

ジスプロシウムの酸化物は、本発明における触媒として有スブロシウムおよび酸 素だけを含み得る、あるいはこの触媒は、ジスプロシウムおよびジスプロシウム を主要な金属として、そして貴金属あるいは第一遷移系列の金属ではない他の金 属を含み得る。酸素以外のアニオンと組み合わせたジスプロシウムもまた使用し 得る。他のアニオンの例として、硫黄、硫酸イオンなどが含まれる。本発明の方 法に有用な触媒は、少なくともいくらかのジスプロシウムを含む混合金属酸化物 の触媒として市販されている。ジスプロシウム酸化物の粉末は、Ａｌｄｒｉｃｈ 　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ａｎｄ　Ｍｏ１ｙｃｏｒｐから入手可能 である。

本発明の方法に有用な触媒は、押出成形、錠剤成形、ベレット成形などの任意の 従来の方法で形成され得るか、あるいは活性触媒材料は担体上で保持され得る。

この担体は、一般に不活性であり、そしてシリカ、酸化アルミニウム、粘土、ア ルミナ−シソ力、炭化ケイ素、酸化ジルコニアなどを含み得る。この触媒の材料 は、当業者には自明である、担体上に触媒成分を含んでいる溶液を置きそしてそ の後その材料を乾燥および爛焼するような技術によって担体に沈積し得る。これ らの技術を利用することによって、触媒成分は担体上を覆、　うかあるいは担体 中に含浸させ得る。

窒素酸化物と一酸化炭素との反応は、−酸化炭素と窒素酸化物との混合物を高い 温度で触媒上を通過させることによって実施され得る。あるいは−酸化炭素およ び窒素酸化物は、高い温度の触媒を含む容器へ、別々に熱せられてそして供給さ れ得る。

一酸化炭素および窒素酸化物は、以下の総括反応によってジスプロシウム存在下 で反応することが示唆されている。

２ＣＯ＋２ＮＯ＝Ｎ２＋２Ｃ○２ 出願人は、ジスプロシウム含有触媒の存在下で、−酸化炭素と一酸化窒素との反 応から得られるガス生成物が、窒素および二酸化炭素および一酸化炭素および一 酸化窒素の減少した量を含むことを気づいているけれども、触媒反応の機構の分 析および評価は完遂されておらず、現在のところ何の確実な事実も知られていな い。それ故に、出願人はいかなる特定の理論によっても束縛されることを望むも のではない。

第二の実施態様では、本発明は、化石燃料から出る燃焼ガスの窒素酸化物および 一酸化炭素の含有量を減少させ、および窒素酸化物および一酸化炭素を二酸化炭 素および窒素のような無害のガスへ転換する方法である。この方法は、上述の燃 焼ガス流を、ジスプロシウムを含み、そして貴金属および第一遷移系列を含まな い触媒と接触させることを包含する。

あるいは、上述したように、このジスプロシウム含有触媒は、二酸化炭素への一 酸化炭素の酸化を促進し得る金属を実質的、　に含まない。これまでに述べたジ スプロシウム含有触媒は、またこの第二の実施態様においても有用である。この 触媒は、内燃機関、ガスタービン、炭化水素燃料の発電所、石炭を燃やす万能ボ イラーおよび他のよく似た設備における化石燃料の燃焼から生じる燃焼ガス流を 処理するのに特に有用である。

第二の実施態様では、燃焼ガス流は約３００°Ｆから約１２００°Ｆの温度でジ スプロシウム含有触媒と接触させられる。たいてい、改善された結果は、燃焼ガ ス流が約６０００あるいは７００°Ｆから約１０００°Ｆの温度でこの触媒と接 触させたときに得られる。

本発明の第二の実施態様は、図１に具体的に説明されている。窒素酸化物（ＮＯ ｘ　）および−酸化炭素を含むガスが、本発明に従ってジスプロシウム含有触媒 を含む反応器１０に供給される。この反応器内の温度は、所望の反応をもたらす のに充分であるが約１２００’Ｆより低い温度に維持されている。上述したよう に、反応器１０内の温度は一般的には約３００から約１２００°Ｆである、そし てさらに一般的には約６００あるいは７００’Ｆから約１０００’Ｆである。反 応器内のガス、と触媒との接触の期間は、反応器内のガスの温度、触媒のタイプ および雪などを含む種々の要因に依存している。反応器１０から除去されたガス は、その後大気中に排気されるかあるいはもし所望であれば回収される。反応器 から除去されたガスは、窒素酸化物および一酸化炭素量が減少されたことによっ て特徴づけられる。

、本発明の第三の実施態様では、ガスの燃焼後生じてそして得られたガスは、も し所望であれば、処理されたガスを、酸素あるいは空気の存在下で第二の金属含 有触媒と接触させることによって、さらに−酸化炭素の量を除去するように処理 される上記の実施態様に従ってジスプロシウム含有触媒と接触させられた。第二 の金属含有触媒は、酸素の存在下で二酸化炭素への一酸化炭素の酸化を促進し得 る任意の触媒でもあり得る。ある実施態様では、第二の金属含有触媒はジスプロ シウムを含んでいない。そのような触媒には、以下のものが含まれる：ＣｏＯ； Ｃｏ○３：Ｃｕ○；Ｃｕ２Ｏ；ＮｉＯ；Ｍｎｏ；ＭｎＯ２；Ｆｅ２Ｏ３；　Ｃｒ ２０３；　Ｃｕ　Ｃｒ２０．；ＭｎＯ；ＭｎＯ２；ＺｎＯ；ＴｉＯ２；　ｖ２ｏ ５；　Ｌ　ａｌ−Ｘｓ　ｒ）、ＣｒＯ３；　Ｌ　ａ２−ＸＳ　ｒ、（Ｃｕ○４； 　Ｌ　ａ２０３；　Ｓ　ｒ○２；ＬａＣｏＯ３、ＬａＭｎＯ３、ＰｒＣｏＯ３、 ＬａＭｎ、−ＸｃｕＸ○３、Ｌａ、−。

Ｐ　ｂ　ＸＭ　ｎ　Ｏ３、Ｎ　ｄ　Ｉ−ＸＰ　ｂ）（Ｍｎ　０３、およびＰ　ｒ 　Ｉ−ＸＰ　ｂ　ＸＭｎＱ３のようなペロブスカイト型構造をもつ固体酸化物； ＣｕＡｌ２０４；Ｃ型の沸石；　Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｆｅ、ＣｒおよびＮｉのよ うな金属陽イオンを含んでいるモルデン沸石；ＣｏｇＺｒｚ−）＜Ｍｎ２０４の ようなスピネル型構造をもつ固体酸化物；　Ｒｕ、Ｒｈ、ＰｄＳ　Ｐｔ、Ｉ　ｒ およびＯ５のような貴金属　；　およびＦｅ　中２、　Ｔｉ”’、　ｙ　＋４、 　Ａｇ　◆、　Ａｕ　中、　Ｚｎ　中中、Ｓｃ４′２、Ｎｉ＋２、Ｔｔ）”およ びＮｂ”のような金属。

特に有用で適切な貴金属含有触媒の例は、プラチナ、パラジウム、ロジウム、ル テニウムおよびイリジウム含有触媒である。記述されていてそして廃ガス中の一 酸化炭素含有量を　。

減少させるのに有用なことが知られている貴金属含有触媒は、どれでもこの実施 態様に使用し得る。この反応中にガス中に存在すべき酸素量は、広い範囲にわた って変化し得るが、しかしガスの酸素含有量は、ガスが最初の工程でジスプロシ ウム触媒と接触した後、そのガス中の一酸化炭素のモル濃度の１／２と等しいか あるいは多いことが望ましいと信じられている。反応は以下のようであり得る： ＣＯ＝　１／２０２°ａｔ（０２ 図２は、本発明のこの第三の実施態様を具体的に説明する流れ図である。窒素酸 化物、−酸化炭素および酸素を含む燃焼ガスのようなガス２を、図１に関して既 に記述された方法および条件のもとて第一の反応器２０の中で本発明に従ってジ スプロシウム含有触媒と接触させる。第一の反応器の中でのガスとジスプロシウ ム含有触媒との接触の後、第一の反応器から得られる生成ガスは、すでに述べた 第二の金属含有触媒のいずれかを含む第二の反応器２２へ進められる。第一の反 応器１０からの生成ガスを、ガスの一酸化炭素含有量の減少を結果として得るの に充分な温度である期間、第二の反応器２０の中で触媒と接触させる。このよう な接触の後、第二の反応器２２から除去されたガスは、大気中に排気されるかあ るいは所望であれば回収される。もし最初の燃焼ガスが第二の反応器の中でのｃ ｏとの反応のために充分な酸素を含んでいないならば、酸素は最初の燃焼ガスに 、第二の反応器へ入る前のガスに、あるいは第二の反応器へ加えられる。

本発明の第三の実施態様の他の例が、図３に図解で説明されている。図３は、ジ スプロシウム含有触媒３４を含んでいる第一の触媒部分３２および一酸化炭素酸 化触媒３８を含んでいる第二の触媒部分３６を含む反応器（３０）の断面を表現 している。図３の二つの部分は二つの触媒をほぼ同じ量含んでいることを示して いるが、しかし部分および触媒の相対的な大きさは、所望によって変化し得、お よび排出ガス中の窒素酸化物および一酸化炭素の相対的な量に依存して変化し得 る。たとえば、排出ガスが大量の窒素酸化物およびこの窒素酸化物より少し過剰 量の一酸化炭素を含んでいるとき、ジスプロシウム触媒３４の量は第二の金属触 媒３８の童より多くなければならない（たとえば、４１５ジスプロシウム＝１１ ５第二の金属）。逆に、もし排出ガス中に大過剰のＣＯが存在するならば、大量 の第二の金属触媒が存在しなければならない（たとえば、３１５ジスプロシウム ：２１５第二の金属）。特定の排出ガスを処理するために有用な二つの触媒の相 対的な量は、当業者によって容易に決定され得る。

図２は、二つの触媒反応のための個別の反応器の使用を具体的に説明している、 および図３は、二つの触媒が接触している単一の反応器の使用を図解で説明して いるが、他の配置も有用である。たとえば、図３において、二つの部分あるいは 触媒は膜によって分離され得るし、あるいは触媒はお互いから反応器３０内の空 間によって分離され得る。

図３に示されたように第３の実施態様では、排出ガスは吸気口４０を通り抜けて 反応器へ入り、そして左から右へ通過する。ガスは最初に、排出ガスの中の窒素 酸化物および一酸化炭素の含有量を減少させるジスプロンラム含有触媒３４と接 触する。その後このガスは、排出ガスの中に残存しているあらゆるＣＯを除去す る第二の金属触媒３８と接触する。そしてＣＯおよびＮＯ８の激減した排出カス は、排出口４２を経て反応器３０から出ていく。他の実施態様では、ガスから除 去されるＣＯおよびＮｏＸの量は、各々の触媒の反応性および量；排出ガスのａ 度；反応器を通り抜ける排出ガスの流量；および、ガスと触媒との接触時間を含 む多くの要因に依存している。これらのパラメーターは、当業者によって容易に 実験的に決定され得る。

上述されている本発明の方法に従って処理され得る窒素酸化物、−酸化炭素およ び酸素を含有するガス流は、種々の移動式および固定式の発生源から得られ得る 。移動式の発生源は、乗用車、トラックおよびバスなどの内燃機関を含む。窒素 酸化物および一酸化炭素を含有するガスの固定されたあるいは固定式の発生源は 、工業用および住宅用の炉、がま、残留オイルおよび石炭を燃やす万能ボイラー 、工業用ボイラー、ガスタービン、焼却炉などの排気ガスを含む。

以下の実施例は本発明の方法を具体的に説明する。以下の実施例および本明細書 および特許請求の範囲のどこかで、別に指示されない限り、全ての割合およびパ ーセントは重量により、全ての温度は華氏であり、および全ての圧力は、大気圧 かあるいはその近傍である。特定の温度が挙げられていなければ、その温度は常 温である。

Ｋ１五１−２ これらの実施例では、約０．１８グラムのジスプロンラム酸化物の粉末を、７５ ｃｃのステンレススチールの反応器へ充填した。ＣＯおよびＮＯの等モル混合物 を、その後所望の温度まで熱される反応器へ入れた。反応器が所望の温度に達し た時、熱源を除き、そして反応器を冷却した。この反応のガス産物を収集して、 そして分析した。反応の条件および得られた結果の詳細は、表Ｉにまとめている 。

支血史３−１５ これらの実施例は、その上に１グラムのＤｙ２Ｏ３粉末を均一に分布させた円盤 を有する直径約１インチのｌ＜イレ、クス管で構成された装置の中で実施される 。反応器には加熱用テープを巻き付け、そして重力によってＤｙ２Ｏ３粉末を保 持するように垂直の位置に保った。ＣＯ：ＮＯのモル比が１であるｃｏおよびＮ ｏを含むガスを、反応器の上端へ導入し、そして重力で保持された粉末が離散し 運び去られることから防ぐように下端から出された。反応の条件および結果の詳 細は、表■および図４に報告さ、れている。その結果から分かるように、ＮＯ減 少のパーセントは静置およびフロー管の実施例の両方において温度の上昇に伴っ て増加した。触媒を分散させてのせた円盤（支持体）に付着させなかったこと、 および管を通過するガスが比較的高速度（２５００＜ＶＶＨ＜２０゜０００）で あることから生じる触媒のチャネリングの結果としてフロー管の実施例での結果 にいくらかのばらつきがみられる。

（以下余白） 表■ ｆｉ　叉【区立里　Ｉ叉　Ｘ立立玉之 １　静置　９９５　１００．０ ２　静置　６９９　３３．３ ５　フロー　５００　３２．６ ６　フロー　６１０　３３．２ ７　フロー　７２５　５２．９ ８　フロー　８００　５５．１ ９　フロー　８８０　５６．１ １０　フロー　９４８　５２．３ １１　フロー　６９１　６３．５ １２　フロー　８７５　５３．９ １３　フロー　７６７　５９．４ １４　フロー　６１８　５４．８ １５　フロー　５２２　１６．６ 本発明はその好適な実施態様に関連して説明されているが、本明細書を読むこと でそれの種々の変更態様が当業者にとって明かとなることは自明である。それゆ え、本明細書に開示されている発明が、添付の特許請求の範囲内の変更態様を含 むことが意図されていることは理解される。

ＦＩＧ、　Ｉ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　、３ 要約書 貴金属および第一遷移系列の金属を含まないジスプロシウム含有触媒の存在下で 反応を行うことを包含する、窒素酸化物と一酸化炭素との反応を促進する方法が 記述されている。

さらに詳細には、−酸化炭素の酸化を促進し得る金属を含まないジスプロ／ラム を含有する触媒と廃ガスとを接触させることで、化石燃料の燃焼から生じる廃ガ ス流の窒素酸化物および一酸化炭素含有量を減少させる方法が記述されている。

一般的に、約３００°Ｆから約１２００’Ｆまでの温度で廃ガスと触媒とが接触 させられる。

国際調査報告　ｏｒｙｚｕｃ　Ｑｌ／ｎｃＡＯ１

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. １．窒素酸化物と一酸化炭素との反応を促進する方法であって、貴金属および第 一遷移系列の金属を含まないジスプロシウム含有触媒の存在下で反応を行うこと を包含する、方法。
2. ２．前記触媒がランタンを含まない、請求項１に記載の方法。
3. ３．前記ジスプロシウム含有触媒が、一酸化炭素の酸化を促進し得る金属を含ま ない、請求項１に記載の方法。
4. ４．前記窒素酸化物が一酸化窒素である、請求項１に記載の方法。
5. ５．前記反応が、約３００°Ｆから約１２００°Ｆまでの温度で行われる、請求 項１に記載の方法。
6. ６．化石燃料から出る燃焼ガス流中の窒素酸化物および一酸化炭素の含有量を減 少させ、そして該一酸化炭素および窒素酸化物を窒素および二酸化炭素へ転換す る方法であって、該燃焼ガス流を、貴金属および第一遷移系列の金属を含まない ジスプロシウムを含有し、そして一酸化炭素の窒素酸化物との反応を促進する触 媒と接触させることを包含する、方法。
7. ７．前記触媒がさらにランタンを含まない、請求項６に記載の方法。
8. ８．前記触媒が、一酸化炭素の酸化を促進し得る金属を含まない、請求項６に記 載の方法。
9. ９．前記一酸化炭素および窒素酸化物が窒素および二酸化炭素へ転換される、請 求項６に記載の方法。
10. １０．前記ガス流を、約３０００°Ｆから約１２００°Ｆまでの温度で触媒と接 触させる、請求項６に記載の方法。
11. １１．前記燃焼ガス流が、エンジンの排出ガス流である、請求項６に記載の方法 。
12. １２．前記燃焼ガス流が、煙突あるいはボイラーの排出ガス流である、請求項６ に記載の金属。
13. １３．ガス流の窒素酸化物および一酸化炭素の含有量を減少させ、そして窒素酸 化物および一酸化炭素を二酸化炭素と窒素へ転換する方法であって、 （Ａ）一酸化炭素との反応によって、所望の量の窒素酸化物を該ガスから除去す るために該ガス流をジスプロシウム含有触媒と充分な期間接触させ、該触媒が一 酸化炭素の酸化を促進し得る金属を含まない、工程；そして、その後（Ｂ）該ガ ス中の一酸化炭素の量を更に減少させるために、酸素の存在下で一酸化炭素の酸 化を促進し得る第二の金属含有触媒にガスを接触させ、第二の金属含有触媒がジ スプロシウムを含まないことが条件とされる、工程を包含する、方法。
14. １４．前記工程（Ａ）が約３００°Ｆから約１２００°Ｆまでの温度で行われる 、請求項１３に記載の方法。
15. １５．前記第二の触媒の金属が貴金属である、請求項１３に記載の方法。
16. １６．前記第二の反応器中の触媒として利用される貴金属が、ロジウム、パラジ ウム、プラチナ、ルテニウム、イリジウム、あるいはそれらの混合物からなる群 から選択される、請求項１５に記載の方法。
17. １７．前記第二の金属含有触媒が、該第二の金属の単一の酸化物、混合酸化物、 および酸化物固溶体から選択される、請求項１３に記載の方法。