JPH06114266A - Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method - Google Patents

Exhaust gas purifying material and exhaust gas purifying method

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JPH06114266A
JPH06114266A JP4290760A JP29076092A JPH06114266A JP H06114266 A JPH06114266 A JP H06114266A JP 4290760 A JP4290760 A JP 4290760A JP 29076092 A JP29076092 A JP 29076092A JP H06114266 A JPH06114266 A JP H06114266A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
oxide
inorganic oxide
weight
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JP4290760A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Abe
晃 阿部
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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Abstract

PURPOSE:To effectively remove nitrogen oxide in an exhaust gas containing excess oxygen at a wide temp. range by mixing a 1st and a 2nd purifying material composed of a 1st and 1 2nd catalyst, respectively carrying a specific material in each of the 1st catalyst and the 2nd catalyst and specifying the quantity of active seed of the 1st and the 2nd catalyst. CONSTITUTION:The exhaust gas purifying material is made by mixing the 1st and the 2nd purifying material composed of the 1st and the 2nd catalyst, carrying silver or silver oxide of the active seed on a porous inorganic oxide to make the 1st catalyst and carrying at least one kind of alkali metal element, at least one kind of element selected from Cu, Co, Mn and V and at least one kind of rare earth metal, which are the active seed, on the porous inorganic oxide to make the 2nd catalyst. And the quantity of the 1st catalyst active seed is 0.1-15wt.% per 100wt.% porous inorganic oxide and the quantity of the 2nd catalyst active seed is 0.5-20wt.% per 100wt.% porous inorganic oxide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒素酸化物と過剰の酸素
を含む燃焼排ガスから、窒素酸化物を効果的に除去する
ことのできる排ガス浄化材及びそれを用いた排ガス浄化
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying material capable of effectively removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and excess oxygen, and an exhaust gas purifying method using the same.

【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や、工場等に設置された燃焼機
器、家庭用ファンヒーターなどから排出される各種の燃
焼排ガス中には、過剰の酸素とともに一酸化窒素、二酸
化窒素等の窒素酸化物が含まれている。ここで、「過剰
の酸素を含む」とは、その排ガス中に含まれる一酸化炭
素、水素、炭化水素等の未燃焼成分を燃焼するのに必要
な理論酸素量より多い酸素を含むことを意味する。ま
た、以下における窒素酸化物とは一酸化窒素及び/又は
二酸化窒素を指す。
2. Description of the Related Art Excessive amounts of combustion exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobile engines, combustion equipment installed in factories, household fan heaters, etc. Nitrogen oxides such as nitric oxide and nitrogen dioxide are contained together with oxygen. Here, "containing excess oxygen" means containing more oxygen than the theoretical oxygen amount necessary to burn unburned components such as carbon monoxide, hydrogen, and hydrocarbons contained in the exhaust gas. To do. Moreover, the nitrogen oxide in the following refers to nitric oxide and / or nitrogen dioxide.

【0003】この窒素酸化物は酸性雨の原因の一つとさ
れ、環境上の大きな問題となっている。そのため、各種
燃焼機器が排出する排ガス中の窒素酸化物を除去するさ
まざまな方法が検討されている。
This nitrogen oxide is considered to be one of the causes of acid rain and is a serious environmental problem. Therefore, various methods for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from various combustion devices have been studied.

【0004】過剰の酸素を含む燃焼排ガスから窒素酸化
物を除去する方法として、特に大規模な固定燃焼装置
(工場等の大型燃焼機等)に対しては、アンモニアを用
いる選択的接触還元法が実用化されている。
As a method for removing nitrogen oxides from combustion exhaust gas containing excess oxygen, a selective catalytic reduction method using ammonia is used, particularly for large-scale fixed combustion devices (large combustors such as factories). It has been put to practical use.

【0005】しかしながら、この方法においては、窒素
酸化物の還元剤として用いる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、そのために未
反応のアンモニアが排出しないように排ガス中の窒素酸
化物濃度を計測しながらアンモニア注入量を制御しなけ
ればならないこと、一般に装置が大型となること等の問
題点がある。
However, in this method, ammonia used as a reducing agent for nitrogen oxides is expensive, and ammonia is toxic, so that unreacted ammonia is discharged so that nitrogen oxides in exhaust gas are not discharged. There are problems that the amount of ammonia injection must be controlled while measuring the concentration and that the apparatus is generally large.

【0006】また、別な方法として、水素、一酸化炭
素、炭化水素等のガスを還元剤として用い、窒素酸化物
を還元する非選択的接触還元法があるが、この方法で
は、効果的な窒素酸化物の低減除去を実行するためには
排ガス中の酸素との理論反応量以上の還元剤を添加しな
ければならず、還元剤を多量に消費する欠点がある。こ
のため非選択的接触還元法は、実際上は、理論空燃比付
近で燃焼した残存酸素濃度の低い排ガスに対してのみ有
効となり、汎用性に乏しく実際的でない。
[0006] As another method, there is a non-selective catalytic reduction method for reducing nitrogen oxides by using a gas such as hydrogen, carbon monoxide or hydrocarbon as a reducing agent, but this method is effective. In order to reduce and remove nitrogen oxides, it is necessary to add a reducing agent in an amount equal to or larger than a theoretical reaction amount with oxygen in exhaust gas, and there is a drawback that a large amount of reducing agent is consumed. Therefore, the non-selective catalytic reduction method is practically effective only for the exhaust gas having a low residual oxygen concentration that is burned in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and is not versatile and impractical.

【0007】そこで、ゼオライト又はそれに遷移金属を
担持した触媒を用いて、排ガス中の酸素との理論反応量
以下の還元剤を添加して窒素酸化物を除去する方法が提
案された(たとえば、特開昭63-100919 号、同63-28372
7 号、特開平1-130735号、及び日本化学会第59春季年会
(1990年)2A526、同第60秋季年会 (1990年)3L420、3L42
2 、3L423 、「触媒」vol.33 No.2 、59ページ、1991年
等) 。
Therefore, there has been proposed a method for removing nitrogen oxides by adding a reducing agent in an amount equal to or less than a theoretical reaction amount with oxygen in exhaust gas by using zeolite or a catalyst supporting a transition metal thereon (for example, a special method). Kaisho 63-100919, 63-28372
No. 7, JP-A-1-130735, and 59th Annual Meeting of the Chemical Society of Japan
(1990) 2A526, 60th Autumn Meeting (1990) 3L420, 3L42
2, 3L423, "Catalyst" vol.33 No.2, page 59, 1991 etc.).

【0008】しかしながら、上述した触媒及びその触媒
を用いた浄化方法では、窒素酸化物の浄化温度領域が狭
く、しかも排ガスと触媒との接触時間が0.15g・秒
/ml以下になると、窒素酸化物の除去率が著しく低下
することがわかった。
However, in the above-mentioned catalyst and the purification method using the catalyst, when the purification temperature range of nitrogen oxides is narrow and the contact time between the exhaust gas and the catalyst is 0.15 g · sec / ml or less, nitrogen oxidation is performed. It was found that the removal rate of the substances was significantly reduced.

【0009】したがって、本発明の目的は、固定燃焼装
置および酸素過剰条件で燃焼するガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等からの燃焼排ガスのように、窒素酸
化物や、一酸化炭素、水素、炭化水素等の未燃焼分に対
する理論反応量以上の酸素を含有する燃焼排ガスから、
効率良く窒素酸化物を除去することができる排ガス浄化
材及び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 remove nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons, etc., such as combustion exhaust gas from a fixed combustion device and a gasoline engine, a diesel engine, etc. that burn under an excess oxygen condition. From the combustion exhaust gas that contains more than the theoretical reaction amount of oxygen for unburned components,
An exhaust gas purifying material and an exhaust gas purifying method capable of efficiently removing nitrogen oxides.

【0010】[0010]

【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、多孔質の無機酸化物に特定量の銀
成分を担持してなる第一の浄化材と、Cu、Co等の成分を
担持してなる第二の浄化材とを混合してなる排ガス浄化
材を用い、排ガス中に炭化水素を添加して特定の温度で
上記の触媒に排ガスを接触させれば、広い温度領域で窒
素酸化物を効果的に除去することができることを発見
し、本発明を完成した。
As a result of earnest research in view of the above problems, the present inventor has found that a first purifying material comprising a porous inorganic oxide carrying a specific amount of a silver component, Cu, Co Using an exhaust gas purifying material that is mixed with a second purifying material that carries components such as, if hydrocarbon is added to the exhaust gas and the exhaust gas is brought into contact with the above catalyst at a specific temperature, a wide range is obtained. The present invention has been completed by discovering that nitrogen oxides can be effectively removed in the temperature range.

【0011】すなわち、窒素酸化物と、共存する未燃焼
成分に対する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガ
スから窒素酸化物を除去する排ガス浄化材は、第一の触
媒からなる第一の浄化材と、第二の触媒からなる第二の
浄化材とが混合してなり、前記第一の触媒が多孔質の無
機酸化物に活性種である銀又は銀酸化物を担持してな
り、前記第二の触媒が多孔質の無機酸化物に活性種であ
る(a) アルカリ金属元素の1種又は2種以上と、(b) C
u、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、(c) 希土類元素の1種又は2種以上とを
担持してなるとともに、前記第一の触媒活性種の量が前
記多孔質の無機酸化物100重量%に対して0.1〜1
5重量%(元素換算値)であり、前記第二の触媒活性種
の量が前記多孔質の無機酸化物100重量%に対して
0.5〜20重量%(元素換算値)であることを特徴と
する。
That is, the exhaust gas purifying material for removing nitrogen oxides from the combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components is the first purification material composed of the first catalyst. And a second purification material composed of a second catalyst, wherein the first catalyst comprises a porous inorganic oxide carrying silver or silver oxide as an active species, The second catalyst is an active species for the porous inorganic oxide (a) one or more alkali metal elements, and (b) C
One or more elements selected from the group consisting of u, Co, Mn and V and (c) one or more elements of a rare earth element are supported, and the first catalytic activity The amount of the seed is 0.1 to 1 with respect to 100% by weight of the porous inorganic oxide.
5% by weight (elemental conversion value), and the amount of the second catalytically active species is 0.5 to 20% by weight (elemental conversion value) relative to 100% by weight of the porous inorganic oxide. Characterize.

【0012】また、窒素酸化物と、共存する未燃焼成分
に対する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスか
ら窒素酸化物を除去する排ガス浄化方法は、上記排ガス
浄化材を排ガス導管の途中に設置し、前記浄化材の上流
側で前記排ガスに炭化水素を添加し、250〜600℃
において前記炭化水素を添加した排ガスを前記浄化材に
接触させ、もって前記排ガス中の炭化水素と前記窒素酸
化物とを反応させて前記窒素酸化物を除去することを特
徴とする。
Further, in an exhaust gas purification method for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components, the exhaust gas purification material is installed in the middle of the exhaust gas conduit. And adding hydrocarbons to the exhaust gas on the upstream side of the purification material,
In step 1, the exhaust gas to which the hydrocarbon is added is brought into contact with the purification material, and thereby the hydrocarbon in the exhaust gas and the nitrogen oxide are reacted to remove the nitrogen oxide.

【0013】以下、本発明を詳細に説明する。本発明で
は、以下に示す二つの浄化材を混合してなる排ガス浄化
材を排ガス導管中に設置し、浄化材の設置位置より上流
側で排ガス中に炭化水素を添加して排ガスをこの浄化材
に接触させ、炭化水素を還元剤として排ガス中の窒素酸
化物を還元除去する。
The present invention will be described in detail below. In the present invention, an exhaust gas purifying material obtained by mixing the following two purifying materials is installed in an exhaust gas conduit, and hydrocarbon is added to the exhaust gas upstream from the installation position of the purifying material to convert the exhaust gas to the purifying material. To reduce nitrogen oxides in the exhaust gas by using hydrocarbon as a reducing agent.

【0014】まず、本発明の浄化材について説明する。
本発明の浄化材は以下の二つの浄化材(1)、(2)を
混合してなる。 (1)第一の浄化材
First, the purifying material of the present invention will be described.
The purifying material of the present invention is a mixture of the following two purifying materials (1) and (2). (1) First purification material

【0015】第一の浄化材は、多孔質無機酸化物に銀成
分を担持した第一の触媒からなる。多孔質の無機酸化物
としては、多孔質のアルミナ、チタニア、ジルコニア、
及びそれらの複合酸化物等を使用することができるが、
好ましくはγ−アルミナ又はアルミナ系複合酸化物を用
いる。γ−アルミナ又はアルミナ系複合酸化物を用いる
ことにより、添加した炭化水素及び/又は排ガス中の残
留炭化水素と排ガス中の窒素酸化物との反応が効率良く
起こる。
The first purifying material comprises a first catalyst in which a silver component is supported on a porous inorganic oxide. As the porous inorganic oxide, porous alumina, titania, zirconia,
And their complex oxides can be used,
Preferably, γ-alumina or alumina-based composite oxide is used. By using γ-alumina or an alumina-based composite oxide, the reaction between the added hydrocarbon and / or the residual hydrocarbon in the exhaust gas and the nitrogen oxide in the exhaust gas occurs efficiently.

【0016】多孔質の無機酸化物の比表面積は30m2
/g以上であるのが好ましい。比表面積が30m2 /g
未満であると、排ガスと無機酸化物(及びこれに担持し
た銀成分)との接触面積が小さくなり、良好な窒素酸化
物の除去が行えない。
The specific surface area of the porous inorganic oxide is 30 m 2
/ G or more is preferable. Specific surface area of 30m 2 / g
If it is less than the above range, the contact area between the exhaust gas and the inorganic oxide (and the silver component carried on the exhaust gas) becomes small, and the nitrogen oxide cannot be removed well.

【0017】上記したγ−アルミナ等の無機酸化物に活
性種として担持する銀成分の担持量は、無機酸化物10
0重量%に対して0.1〜15重量%(元素換算値)と
する。0.1重量%未満では窒素酸化物の除去率が低下
する。また、15重量%を超す量の銀を担持すると炭化
水素自身の燃焼が起きやすく、窒素酸化物の除去率はか
えって低下する。好ましい銀成分の担持量は0.5〜1
0重量%である。なお、銀成分は、排ガスの温度領域で
は金属又は酸化物の状態にあり、相互に容易に変換し得
る。
The amount of the silver component supported as an active species on the above-mentioned inorganic oxide such as γ-alumina is 10
0.1 to 15% by weight (elemental conversion value) relative to 0% by weight. If it is less than 0.1% by weight, the removal rate of nitrogen oxides decreases. On the other hand, when silver is loaded in an amount of more than 15% by weight, the hydrocarbon itself is easily burned, and the nitrogen oxide removal rate is rather lowered. The preferred amount of silver component supported is 0.5 to 1.
It is 0% by weight. The silver component is in the state of metal or oxide in the temperature range of exhaust gas and can be easily converted into each other.

【0018】γ−アルミナ等の無機酸化物に銀成分を担
持する方法としては、公知の浸漬法等を用いることがで
きる。その際、硝酸銀水溶液等の銀成分を有する溶液に
多孔質無機酸化物を浸漬し、70℃程度で乾燥後、10
0〜600℃で段階的に昇温して焼成するのが好まし
い。また、最後に500℃で酸化処理するのが好まし
い。
As a method for supporting the silver component on the inorganic oxide such as γ-alumina, a known dipping method or the like can be used. At that time, the porous inorganic oxide was dipped in a solution having a silver component such as an aqueous solution of silver nitrate and dried at about 70 ° C.
It is preferable to raise the temperature stepwise at 0 to 600 ° C. and to perform the firing. In addition, it is preferable to finally perform an oxidation treatment at 500 ° C.

【0019】なお、この第一の浄化材は、使用前にSO2
処理を施しておくのが好ましい。具体的には、第一の浄
化材1g当たり、0.02〜1mmolのSO2 を接触させる
のが好ましい。このようなSO2 処理を行うと、特に低温
側(250〜400℃程度)での窒素酸化物の浄化特性
がさらに向上する。
The first purifying material is SO 2 before use.
It is preferable to perform a treatment. Specifically, it is preferable to contact 0.02 to 1 mmol of SO 2 with respect to 1 g of the first purification material. By performing such SO 2 treatment, the purification characteristics of nitrogen oxides are further improved especially on the low temperature side (about 250 to 400 ° C.).

【0020】第一の浄化材は、ペレット状、粉末状、ハ
ニカム状、発泡体状等の状態で使用することができる。
The first purifying material can be used in the form of pellets, powder, honeycomb, foam or the like.

【0021】(2)第二の浄化材 第二の浄化材は、多孔質無機酸化物に活性種を担持した
第二の触媒からなる。多孔質無機酸化物としては、γ−
アルミナ及びその酸化物(γ−アルミナ−チタニア、γ
−アルミナ−シリカ、γ−アルミナ−ジルコニア等)、
ジルコニア、チタニア−ジルコニアなどの多孔質で表面
積の大きい耐熱性のセラミックスが挙げられる。好まし
くはγ−アルミナ又はアルミナ系複合酸化物を用いる。
(2) Second Purifying Material The second purifying material is composed of a second catalyst having a porous inorganic oxide carrying active species. As the porous inorganic oxide, γ-
Alumina and its oxides (γ-alumina-titania, γ
-Alumina-silica, γ-alumina-zirconia, etc.),
Examples of the heat-resistant ceramics are porous and have a large surface area, such as zirconia and titania-zirconia. Preferably, γ-alumina or alumina-based composite oxide is used.

【0022】上記の第二の触媒活性種としては、(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、(c) 希土
類元素(Ce 、La、Nd、Sm等) とからなるものを用いる。
(b) 成分としては、Cu、Co、Mn、Mo及びVの5種の遷移
元素のうちの少なくとも1種を用いるが、特に、Cu元素
を(b) 成分における必須成分とし、これにCo、Mn、Mo及
びVのうちの少なくとも1種を加えた構成とする。
The above-mentioned second catalytically active species is (a) an alkali metal (Li, Na, K, Cs, etc.) and (b) one element selected from Cu, Co, Mn and V, or Use is made of two or more kinds and (c) rare earth elements (Ce, La, Nd, Sm, etc.).
As the component (b), at least one of the five transition elements Cu, Co, Mn, Mo and V is used. In particular, the Cu element is an essential component in the component (b), and Co, At least one of Mn, Mo and V is added.

【0023】なお、担持成分(a) 〜(c) は金属元素とし
て表示しているが、通常の浄化材の使用温度条件では担
持成分(a) 〜(c) は酸化物の状態で存在する。
Although the supported components (a) to (c) are shown as metallic elements, the supported components (a) to (c) exist in the state of oxides under the normal use temperature condition of the purification material. .

【0024】上記の第二の触媒で多孔質無機酸化物に担
持する活性種成分(a) 、(b) 及び(c) の配合量は、それ
ぞれの金属分に換算して、(a) が20重量%以下、(b)
が60〜100重量%、(c) は20重量%以下とするの
がよい。(a) 、(c) が20重量%を超えたり、(b) が6
0重量%未満のとき、低温側での窒素酸化物の除去特性
が低下する。より好ましくは、(a) が15重量%以下、
(b) が70重量%以上、(c) は15重量%以下であり、
特に(a) が0.1〜15重量%、(b) が70〜99重量
%、(c) は0.1〜15重量%である。
The amounts of the active species components (a), (b) and (c) supported on the porous inorganic oxide by the above-mentioned second catalyst are such that (a) is converted to the respective metal components. 20% by weight or less, (b)
Is preferably 60 to 100% by weight, and (c) is preferably 20% by weight or less. (a), (c) exceeds 20% by weight, (b) is 6
When it is less than 0% by weight, the nitrogen oxide removing property on the low temperature side is deteriorated. More preferably, (a) is 15% by weight or less,
(b) is 70% by weight or more, (c) is 15% by weight or less,
Particularly, (a) is 0.1 to 15% by weight, (b) is 70 to 99% by weight, and (c) is 0.1 to 15% by weight.

【0025】第二の触媒で無機酸化物に担持する活性種
の量((a) +(b) +(c) の合計量)は、上述の多孔質の
無機酸化物を基準(100重量%) として0.5〜20重量
%とし、好ましくは0.5〜15重量%とする。触媒活
性種の量が前記基体に対して0.5重量%未満では触媒
を担持した効果が顕著ではなく、NOx 低減特性は低下す
る。一方、10重量%を超す触媒担持量とすると炭化水
素の酸化燃焼のみ進み、窒素酸化物の低減特性は低下す
ることになる。
The amount of the active species supported on the inorganic oxide by the second catalyst (the total amount of (a) + (b) + (c)) is based on the above-mentioned porous inorganic oxide (100% by weight). ) Is 0.5 to 20% by weight, preferably 0.5 to 15% by weight. If the amount of the catalytically active species is less than 0.5% by weight based on the substrate, the effect of supporting the catalyst is not remarkable, and the NOx reduction property is deteriorated. On the other hand, if the amount of catalyst supported exceeds 10% by weight, only the oxidative combustion of hydrocarbons will proceed, and the nitrogen oxide reduction characteristics will deteriorate.

【0026】第二の浄化材は、ペレット状、粉末状、ハ
ニカム状、発泡体状等の状態で使用することができる。
第二の触媒でγ−アルミナ等の無機酸化物に金属成分を
担持する方法としては、公知の含浸法、沈殿法、ゾルゲ
ル法等を用いることができる。
The second purifying material can be used in the form of pellets, powder, honeycomb, foam or the like.
As a method for supporting the metal component on the inorganic oxide such as γ-alumina with the second catalyst, a known impregnation method, precipitation method, sol-gel method or the like can be used.

【0027】本発明においては、上記した(1)第一の
浄化材と、(2)第二の浄化材とを混合して用いる。そ
のうち、第一の触媒と、第二の触媒との混合比は、重量
比で5:1〜1:5とするのが好ましい。このような配
合比で両触媒成分を混合して用いると、250〜600
℃の広範囲で効果的な窒素酸化物の除去を行うことが可
能となる。比率が1:5未満である(第一の触媒が少な
い)と、250〜600℃の広い温度範囲で全体的に窒
素酸化物の浄化率が低下する。一方、比率が5:1を超
える(第一の触媒が多い)と、400℃以下における窒
素酸化物の浄化能が大きくならない。すなわち、比較的
低温での排ガス中の炭化水素と窒素酸化物との反応が十
分に進行しない。
In the present invention, the above-mentioned (1) first purification material and (2) second purification material are mixed and used. Among them, the mixing ratio of the first catalyst and the second catalyst is preferably 5: 1 to 1: 5 by weight. When both catalyst components are mixed and used in such a blending ratio, it is 250 to 600.
It is possible to effectively remove nitrogen oxides over a wide range of ° C. When the ratio is less than 1: 5 (the amount of the first catalyst is small), the purification rate of nitrogen oxides is generally lowered in a wide temperature range of 250 to 600 ° C. On the other hand, when the ratio exceeds 5: 1 (the amount of the first catalyst is large), the purifying ability of nitrogen oxides at 400 ° C or lower does not increase. That is, the reaction between hydrocarbons in exhaust gas and nitrogen oxides at a relatively low temperature does not proceed sufficiently.

【0028】なお、耐熱性、特に耐熱衝撃特性を高める
ために、上述した触媒活性種を担持した多孔質無機酸化
物を耐熱多孔性成形体にコートして用いるのができる。
また、耐熱多孔性成形体にコートした多孔質無機酸化物
に上述した触媒活性種を担持して用いることもできる。
In order to improve the heat resistance, especially the heat shock resistance, the heat resistant porous molded article can be coated with the above-mentioned porous inorganic oxide carrying a catalytically active species.
Further, the above-mentioned catalytically active species may be supported on a porous inorganic oxide coated on the heat resistant porous molded body for use.

【0029】耐熱多孔性成形体を用いる場合、成形体の
形成材料としては、コージェライト、ムライト等のセラ
ミックス製又は金属製ハニカム型やフォーム型が挙げら
れる。成形体を用いる場合、多孔性無機酸化物のコート
量は、成形体に対して10〜70重量%とすることがで
き、特に20〜70重量%とするのが好ましい。
When the heat resistant porous molded body is used, examples of the material for forming the molded body include a ceramic or metal honeycomb type or foam type such as cordierite or mullite. When a molded body is used, the coating amount of the porous inorganic oxide can be 10 to 70% by weight, and particularly preferably 20 to 70% by weight based on the molded body.

【0030】上述した構成の浄化材を用いれば、250
〜600℃の広い温度領域において良好な窒素酸化物の
除去を行うことができるが、それは以下の理由によるも
のと思われる。
If the purifying material having the above-mentioned structure is used, 250
It is possible to perform good nitrogen oxide removal in a wide temperature range of up to 600 ° C., but it is believed that this is due to the following reasons.

【0031】まず、(1)の第一浄化材は、400℃を
超す温度では炭化水素を還元剤として窒素酸化物を良好
に還元するが、400℃以下ではこの還元反応を十分に
進行させない(十分な窒素酸化物の除去が行えない)。
しかし、含酸素有機化合物が存在すれば、400℃以下
の比較的低い温度領域でもこの含酸素有機化合物を還元
剤として窒素酸化物を還元することができる。
First, the first purification material of (1) satisfactorily reduces nitrogen oxides by using hydrocarbon as a reducing agent at a temperature higher than 400 ° C., but at 400 ° C. or lower, this reduction reaction does not proceed sufficiently ( Cannot remove enough nitrogen oxides).
However, if an oxygen-containing organic compound is present, nitrogen oxides can be reduced using this oxygen-containing organic compound as a reducing agent even in a relatively low temperature range of 400 ° C. or lower.

【0032】一方、上記の(2)第二の浄化材は、40
0℃以下でも、炭化水素を還元剤にして窒素酸化物を良
好に還元する。
On the other hand, the above (2) second purification material is 40
Even at 0 ° C or lower, hydrocarbons are used as a reducing agent to reduce nitrogen oxides satisfactorily.

【0033】そこで、この(1)第一の浄化材ととも
に、(2)第二の浄化材を併用すれば、400℃以下で
も炭化水素の添加により排ガス中の窒素酸化物を良好に
還元することができるようになる。
Therefore, if (2) the second purification material is used together with (1) the first purification material, the nitrogen oxides in the exhaust gas can be satisfactorily reduced by adding hydrocarbon even at 400 ° C. or lower. Will be able to.

【0034】次に、本発明の方法について説明する。ま
ず、排ガス浄化材を排ガス導管の途中に設置する。
Next, the method of the present invention will be described. First, the exhaust gas purification material is installed in the middle of the exhaust gas conduit.

【0035】排ガス中には、残留炭化水素としてエチレ
ン、プロピレン等がある程度は含まれるが、一般に排ガ
ス中のNOx を還元するのに十分な量ではないので、外部
から炭化水素を排ガス中に導入する。炭化水素の導入位
置は、浄化材を設置した位置より上流側である。
Although the exhaust gas contains ethylene, propylene and the like as residual hydrocarbons to some extent, it is generally not sufficient to reduce NOx in the exhaust gas, so hydrocarbons are introduced into the exhaust gas from the outside. . The introduction position of the hydrocarbon is upstream of the position where the purification material is installed.

【0036】外部から導入する炭化水素としては、標準
状態でガス状又は液体状のアルカン、アルケン及び/又
はアルキンを用いることができる。具体的には、標準状
態でガス状の炭化水素としてプロピレン、エチレン、プ
ロパン、ブタン等が挙げられる。特に炭素数3以上のア
ルカン又はアルケンが好ましい。また、標準状態で液体
状の炭化水素としては、具体的に、軽油、セタン、ヘプ
タン、灯油等が挙げられる。実用性を考慮すると、軽
油、灯油等を用いるのがよい。なお、炭化水素は、噴霧
等の公知の方法で排ガス中に導入することができる。ま
た、アルコール類等の含酸素有機化合物を用いることも
できる。
As the hydrocarbon introduced from the outside, an alkane, an alkene and / or an alkyne, which are in a gaseous state or in a liquid state in a standard state, can be used. Specifically, propylene, ethylene, propane, butane and the like are listed as the gaseous hydrocarbons in the standard state. Particularly, alkane or alkene having 3 or more carbon atoms is preferable. Specific examples of liquid hydrocarbons in the standard state include light oil, cetane, heptane, and kerosene. Considering practicality, it is preferable to use light oil, kerosene, or the like. The hydrocarbon can be introduced into the exhaust gas by a known method such as spraying. Further, oxygen-containing organic compounds such as alcohols can also be used.

【0037】外部から導入する炭化水素の量は、重量比
(添加する炭化水素の重量/排ガス中のNOx の重量)が
0.2〜5となるようにするのが好ましい。この重量比
が0.2未満であると、窒素酸化物の除去率が大きくな
らない。一方、5を超えると、燃費悪化につながる。
The amount of hydrocarbons introduced from the outside is preferably such that the weight ratio (weight of hydrocarbons added / weight of NOx in exhaust gas) is 0.2 to 5. If this weight ratio is less than 0.2, the nitrogen oxide removal rate does not increase. On the other hand, when it exceeds 5, fuel consumption is deteriorated.

【0038】本発明では、炭化水素を含む排ガスが上記
した浄化材と接触する時間を調節し、炭化水素と窒素酸
化物との反応を効率良く進行させるのが好ましい。炭化
水素を含む排ガスと、浄化材との接触時間は0.006 秒・
g/ml以上とするのが好ましい。ここで、接触時間は、
炭化水素を含有する排ガス1ml(ただし標準状態に換算
した体積)が1gの浄化材と接触する時間(秒)を表し
ている。たとえば、接触時間が0.1秒・g/mlである
場合、1gの浄化材を用いて、1mlの排ガスがこの浄化
材に0.1秒間接触することを意味する。接触時間が0.
006 秒・g/ml未満であると(排ガスの流通速度が余り
にも大きすぎるので)浄化効率が低くなる。
In the present invention, it is preferable to adjust the time during which the exhaust gas containing hydrocarbon contacts the above-mentioned purifying material so that the reaction between hydrocarbon and nitrogen oxides proceeds efficiently. The contact time between the exhaust gas containing hydrocarbons and the purification material is 0.006 seconds.
It is preferably g / ml or more. Here, the contact time is
It represents the time (seconds) in which 1 ml of the exhaust gas containing hydrocarbon (however, the volume converted to the standard state) is in contact with 1 g of the purification material. For example, when the contact time is 0.1 sec · g / ml, it means that 1 g of the purification material is used and 1 ml of exhaust gas is brought into contact with this purification material for 0.1 seconds. Contact time is 0.
If it is less than 006 seconds · g / ml (because the exhaust gas flow rate is too high), the purification efficiency will be low.

【0039】また、本発明では、炭化水素と窒素酸化物
とが反応する部位である浄化材設置部位における排ガス
の温度を250〜600℃に保つ。排ガスの温度が25
0℃未満であると炭化水素と窒素酸化物との反応が進行
せず、良好な窒素酸化物の除去を行うことができない。
一方、600℃を超す温度とすると炭化水素自身の燃焼
が始まり、炭化水素による窒素酸化物の還元除去が行え
ない。好ましい排ガス温度は、300〜600℃であ
る。
Further, in the present invention, the temperature of the exhaust gas at the purification material installation site, which is the site where hydrocarbons and nitrogen oxides react, is maintained at 250 to 600 ° C. Exhaust gas temperature is 25
If the temperature is lower than 0 ° C., the reaction between hydrocarbon and nitrogen oxide does not proceed, and the nitrogen oxide cannot be removed well.
On the other hand, if the temperature exceeds 600 ° C., the combustion of the hydrocarbon itself starts, and the nitrogen oxide cannot be reduced and removed by the hydrocarbon. A preferable exhaust gas temperature is 300 to 600 ° C.

【0040】[0040]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1 市販のペレット状の多孔質のγ−アルミナ(直径1.5mm
、長さ約6mm、比表面積200m2 /g)を硝酸銀水
溶液に浸漬し、70℃で乾燥後、5容量%の水素を含む
窒素気流下で、150℃、200℃、300℃、400
℃、500℃、及び600℃の各温度でそれぞれ2時間
焼成し、その後、酸素を10%含有する窒素気流下、5
00℃で2時間焼成し、ペレット状γ−アルミナに対し
て2重量%(元素換算値)の銀を担持した。これを第一
の浄化材とした。
The present invention will be described in more detail by the following specific examples. Example 1 Commercially available pelletized porous γ-alumina (diameter 1.5 mm
, Length 6 mm, specific surface area 200 m 2 / g) is immersed in an aqueous solution of silver nitrate, dried at 70 ° C., then under a nitrogen stream containing 5% by volume of hydrogen, 150 ° C., 200 ° C., 300 ° C., 400
2 hours each at ℃, 500 ℃, and 600 ℃, then, under a nitrogen stream containing 10% oxygen, 5
The mixture was calcined at 00 ° C. for 2 hours, and 2% by weight (element conversion value) of silver was supported on the pelletized γ-alumina. This was used as the first purification material.

【0041】次に、ペレット状の多孔質γ−アルミナ
(各々直径1.5mm 、長さ約6mm、比表面積200m2
g)を、Cu(NO3 2 、La(NO 3 ) 3 及びCsNO3 の水溶
液に浸漬し、Cu、La及びCsの金属単体に換算してそれそ
れぞれ10重量%、0.4重量%、0.4重量%の割合
でCu(NO3 2 、La(NO 3 ) 3 及びCsNO3 を含浸し、乾
燥後700 ℃で焼成し、ペレット状の第二の浄化材とし
た。なお、この浄化材において、Cu、La及びCsは酸化物
として存在している。
Next, pelletized porous γ-alumina (each having a diameter of 1.5 mm, a length of about 6 mm and a specific surface area of 200 m 2 /
g) is dipped in an aqueous solution of Cu (NO 3 ) 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 and converted into simple metal elements of Cu, La and Cs, which are 10% by weight and 0.4% by weight, respectively. Cu (NO 3 ) 2 , La (NO 3 ) 3 and CsNO 3 were impregnated in a proportion of 0.4% by weight, dried and then fired at 700 ° C. to obtain a pellet-like second purification material. In this purification material, Cu, La and Cs exist as oxides.

【0042】第一の浄化材と第二の浄化材とを、重量比
で1:1の割合で混合して浄化材とし、1.34gを反
応管内にセットした。
The first purification material and the second purification material were mixed at a weight ratio of 1: 1 to obtain a purification material, and 1.34 g was set in the reaction tube.

【0043】次に、表1に示す組成のガス(一酸化窒
素、二酸化炭素、酸素、プロピレン、及び窒素)を毎分
1.75リットル(標準状態)の流量で流して(空間速
度30,000h-1、接触時間0.05秒・g/ml)、
反応管内の排ガス温度を200〜550℃の範囲に保
ち、プロピレンと窒素酸化物とを反応させた。
Next, a gas having the composition shown in Table 1 (nitrogen monoxide, carbon dioxide, oxygen, propylene, and nitrogen) was flowed at a flow rate of 1.75 liters per minute (standard state) (space velocity of 30,000 h). -1 , contact time 0.05 sec.g / ml),
The temperature of the exhaust gas in the reaction tube was kept in the range of 200 to 550 ° C, and propylene and nitrogen oxide were reacted.

【0044】反応管通過後のガスの窒素酸化物(一酸化
窒素、二酸化窒素の合計量)の濃度を化学発光式窒素酸
化物分析計により測定し、窒素酸化物の除去率を求め
た。結果を図1に示す。
The concentration of nitrogen oxides (total amount of nitric oxide and nitrogen dioxide) of the gas after passing through the reaction tube was measured by a chemiluminescence type nitrogen oxide analyzer to determine the removal rate of nitrogen oxides. The results are shown in Fig. 1.

【0045】 [0045]

【0046】比較例1 実施例1で用いた第一の浄化材(多孔質のγ−アルミナ
に銀成分を担持したもの)のみを用い、これを実施例1
と同様にして反応管に入れ、実施例1と同様にして窒素
酸化物の除去率を求めた。試験結果を図1に示す。
Comparative Example 1 Only the first purification material used in Example 1 (a porous γ-alumina carrying a silver component) was used, and this was used in Example 1.
It was put into a reaction tube in the same manner as in, and the removal rate of nitrogen oxide was determined in the same manner as in Example 1. The test results are shown in FIG.

【0047】実施例2 実施例1で作成した浄化材を用い、表2に示す組成のガ
スを用いて、実施例1と同様にして窒素酸化物の除去率
を求めた。試験結果を図2に示す。
Example 2 Using the purification material prepared in Example 1, the gases having the compositions shown in Table 2 were used to obtain the nitrogen oxide removal rate in the same manner as in Example 1. The test results are shown in FIG.

【0048】 [0048]

【0049】比較例2 比較例1で作成した浄化材を用い、表2に示す組成のガ
スを用いて、実施例1と同様にして窒素酸化物の除去率
を求めた。試験結果を図2に示す。
Comparative Example 2 Using the purifying material prepared in Comparative Example 1 and using the gases having the compositions shown in Table 2, the removal rate of nitrogen oxides was determined in the same manner as in Example 1. The test results are shown in FIG.

【0050】以上からわかるように、実施例1、2にお
いては、250〜550℃の排ガス温度で窒素酸化物の
良好な除去がみられた。一方、比較例1、2において
は、400℃以下の排ガス温度で窒素酸化物の除去率が
著しく低下する。
As can be seen from the above, in Examples 1 and 2, good removal of nitrogen oxides was observed at the exhaust gas temperature of 250 to 550 ° C. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the removal rate of nitrogen oxides is significantly reduced at the exhaust gas temperature of 400 ° C. or lower.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の排ガス浄
化材を用いれば、広い温度領域において過剰の酸素を含
む排ガス中の窒素酸化物を効率良く除去することができ
る。本発明の排ガス浄化材及び浄化方法は、各種燃焼
機、自動車等の排ガスに含まれる窒素酸化物の除去に広
く利用することができる。
As described above in detail, by using the exhaust gas purifying material of the present invention, nitrogen oxides in exhaust gas containing excess oxygen can be efficiently removed in a wide temperature range. INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas purifying material and the purifying method of the present invention can be widely used for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas of various combustors, automobiles and the like.

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

【図1】実施例1、及び比較例1における排ガス温度と
窒素酸化物の除去率との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between exhaust gas temperature and nitrogen oxide removal rate in Example 1 and Comparative Example 1.

【図2】実施例2、及び比較例2における排ガス温度と
窒素酸化物の除去率との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between exhaust gas temperature and nitrogen oxide removal rate in Example 2 and Comparative Example 2.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去する排ガス浄化材であって、第一の触媒
からなる第一の浄化材と、第二の触媒からなる第二の浄
化材とが混合してなり、前記第一の触媒が多孔質の無機
酸化物に活性種である銀又は銀酸化物を担持してなり、
前記第二の触媒が多孔質の無機酸化物に活性種である
(a) アルカリ金属元素の1種又は2種以上と、(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、(c) 希土類元素の1種又は2種以上とを担持
してなるとともに、前記第一の触媒活性種の量が前記多
孔質の無機酸化物100重量%に対して0.1〜15重
量%(元素換算値)であり、前記第二の触媒活性種の量
が前記多孔質の無機酸化物100重量%に対して0.5
〜20重量%(元素換算値)であることを特徴とする排
ガス浄化材。
1. An exhaust gas purification material for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components, the first catalyst comprising a first catalyst. Purification material, a second purification material consisting of a second catalyst is mixed, the first catalyst is a porous inorganic oxide carrying silver or silver oxide as an active species,
The second catalyst is an active species for the porous inorganic oxide.
(a) one or more alkali metal elements, and (b) Cu,
One or two elements selected from the group consisting of Co, Mn and V
At least one species and (c) one or more rare earth elements are supported, and the amount of the first catalytically active species is 0.1% with respect to 100% by weight of the porous inorganic oxide. ˜15% by weight (elemental conversion value), and the amount of the second catalytically active species is 0.5 with respect to 100% by weight of the porous inorganic oxide.
20% by weight (elemental conversion value), an exhaust gas purifying material.
【請求項2】 請求項1に記載の排ガス浄化材におい
て、前記第一の浄化材の多孔質無機酸化物が、アルミナ
又はアルミナ系複合酸化物であることを特徴とする排ガ
ス浄化材。
2. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the porous inorganic oxide of the first purifying material is alumina or an alumina-based composite oxide.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化材を
用い、窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対する理論
反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒素酸化物
を除去する排ガス浄化方法において、前記排ガス浄化材
を排ガス導管の途中に設置し、前記浄化材の上流側で前
記排ガスに炭化水素を添加し、250〜600℃におい
て前記炭化水素を添加した排ガスを前記浄化材に接触さ
せ、もって前記排ガス中の炭化水素と前記窒素酸化物と
を反応させて前記窒素酸化物を除去することを特徴とす
る排ガス浄化方法。
3. An exhaust gas purification method for removing nitrogen oxides from combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components, using the exhaust gas purification material according to claim 1 or 2. In the method, the exhaust gas purification material is installed in the middle of an exhaust gas conduit, hydrocarbons are added to the exhaust gas on the upstream side of the purification material, and the exhaust gas to which the hydrocarbon is added is contacted with the purification material at 250 to 600 ° C. Then, the hydrocarbon in the exhaust gas is caused to react with the nitrogen oxide, thereby removing the nitrogen oxide.
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