JPH06126185A - Catalyst for purifying exhaust gas and purifying method for exhaust gas by using its - Google Patents

Catalyst for purifying exhaust gas and purifying method for exhaust gas by using its

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JPH06126185A
JPH06126185A JP4281796A JP28179692A JPH06126185A JP H06126185 A JPH06126185 A JP H06126185A JP 4281796 A JP4281796 A JP 4281796A JP 28179692 A JP28179692 A JP 28179692A JP H06126185 A JPH06126185 A JP H06126185A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
purifying
copper
crystalline aluminosilicate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4281796A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhide Kano
保英 狩野
Yoshimi Kawashima
義実 河島
Toshiaki Hayasaka
俊明 早坂
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a catalyst for purifying exhaust gas which is capable of purifying nitrogen oxide to harmless gas with high efficiency and is enhanced in durability even when the concentration of oxygen contained in exhaust gas is high and the temperature of exhaust gas is low. CONSTITUTION:The catalyst is constituted by carrying copper on pentasil type crystalline aluminosilicate to produce a catalyst precursor and adding carbonate having at least one kind of component selected from alkaline earth metals to the catalyst precursor by a physical mixing method. The pentasil type crystalline aluminosilicate has an MFI structure and SiO2/Al2O3 (mol ratio) is regulated to >=10. Further exhaust gas is purified by using the catalyst in the oxidative atmosphere at the reaction temperature of 200-800 deg.C in the existence of hydrocarbon of 0.5-200 as THC concentration to NOx concentration.

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、ガソリン自動車、ディ
ーゼル自動車等の移動式内燃機関、コージェネレーショ
ン等の定置式内燃機関、ボイラー等の各種工業炉等から
排出される窒素酸化物を無害なガスに分解する排ガス浄
化用触媒の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas that is harmless to nitrogen oxides discharged from mobile internal combustion engines such as gasoline automobiles and diesel automobiles, stationary internal combustion engines such as cogeneration, and various industrial furnaces such as boilers. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an exhaust gas purifying catalyst that decomposes into.

【0002】[0002]

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】一般に自
動車、定置式の内燃機関及び各種工業炉からの排ガスに
は、NO、NO2で代表される多量の窒素酸化物(NOX )が
含まれている。これらのNOX は光化学スモッグの原因と
なるばかりではなく、人体にとって呼吸器系障害を引き
起こすと言われている。これらのNOX を低減する方法に
ついては、ガソリン自動車のように、排ガス中の酸素量
が少ない場合は、一酸化炭素、炭化水素等の還元剤でNO
X を還元除去する、いわゆる三元触媒方式の排ガス処理
が確立されている。
BACKGROUND ART Exhaust gas from automobiles, stationary internal combustion engines and various industrial furnaces generally contains a large amount of nitrogen oxides (NO X ) represented by NO and NO 2. ing. These NO X is not only cause of photochemical smog, which is said to cause respiratory failure for the human body. Regarding the method of reducing these NO X , when the amount of oxygen in the exhaust gas is small, as in gasoline automobiles, it is possible to use NO with a reducing agent such as carbon monoxide or hydrocarbon.
A so-called three-way catalyst type exhaust gas treatment for reducing and removing X has been established.

【0003】一方、ボイラー等の大型定置式排出源のよ
うに、ガス中に多量の酸素が含まれる場合は、アンモニ
アを外部から添加してNOX 量を低減する選択的NOX 還元
法が稼働しており、ある程度の効果をあげている。しか
し、前者の方法は酸素濃度の極めて低いガソリンエンジ
ンからの排ガスにのみ適用可能であり、また後者の方法
はアンモニアを用いるため、小型定置式排出源や移動式
排出源に使用することは、取り扱い上、困難である。
On the other hand, when a large amount of oxygen is contained in the gas such as a large stationary emission source such as a boiler, a selective NO X reduction method in which ammonia is externally added to reduce the NO X amount is operated. And has some effect. However, the former method is applicable only to the exhaust gas from a gasoline engine with an extremely low oxygen concentration, and the latter method uses ammonia, so it is not suitable for use in small stationary emission sources and mobile emission sources. It's difficult.

【0004】そこで、アンモニア以外の還元剤として、
水素、一酸化炭素又は各種炭化水素等を使用する方法が
種々検討されているが、その多くは排ガス中の酸素が完
全に消費された後に始めて窒素酸化物の除去が可能とな
る非選択的接触還元法であるという難点を有している。
従来、このような難点も解決できる新規な選択的接触還
元法(酸素共存下においても、選択的に窒素酸化物を還
元除去する方法)として、次のような方法が提案されて
いるが、いずれも充分に満足すべき結果は得られていな
い。
Therefore, as a reducing agent other than ammonia,
Various methods using hydrogen, carbon monoxide, various hydrocarbons, etc. have been studied, but most of them are non-selective contact that enables removal of nitrogen oxides only after oxygen in exhaust gas is completely consumed. It has a drawback that it is a reduction method.
Conventionally, the following method has been proposed as a novel selective catalytic reduction method (a method for selectively reducing and removing nitrogen oxides even in the presence of oxygen) capable of solving such problems, but However, satisfactory results have not been obtained.

【0005】例えば、特開平3-131345号公報では、銅と
アルカリ土類金属の1種以上がゼオライトに担持された
触媒を用いて酸素過剰雰囲気下で窒素酸化物を浄化する
方法が提案されている。この発明に係る触媒の場合、ア
ルカリ土類金属をイオン交換して担持させる際、銅の担
持量の低下が生じ、この結果、銅とアルカリ土類金属の
両方が所定量担持されることにより得られる筈の触媒性
能が得られなくなっていた。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-131345 proposes a method for purifying nitrogen oxides in an oxygen excess atmosphere using a catalyst in which one or more kinds of copper and alkaline earth metal are supported on zeolite. There is. In the case of the catalyst according to the present invention, when the alkaline earth metal is ion-exchanged and carried, the carrying amount of copper decreases, and as a result, both copper and alkaline earth metal are obtained by carrying a predetermined amount. It was not possible to obtain the desired catalytic performance.

【0006】また、特開平1-130735号公報によれば、遷
移金属(Cu、Co、Ni、Fe、Mg、Mn等)でイオン交換した
ゼオライトを耐火性担体上に担持させた触媒を使用し、
酸化雰囲気においても窒素酸化物を浄化できる方法が提
案されている。この方法は、ガソリンエンジンの排ガス
を、空燃比がリーン側においても窒素酸化物を高効率で
浄化する方法であり、排ガス中の酸素濃度は高くても約
3%である。従って、ガソリンエンジンにおいても空燃
比が更に高いリーン条件、或いはディーゼルエンジンの
排ガスのように、酸素濃度が5〜10%であっても同様に
窒素酸化物を選択的に還元脱硝できるかどうか不明であ
る。実施例においても、酸素濃度の増加と共に、NoX
去率が著しく低下する傾向を示している。また、耐久性
に関しても不明である。
Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 1-130735, a catalyst in which a zeolite ion-exchanged with a transition metal (Cu, Co, Ni, Fe, Mg, Mn, etc.) is supported on a refractory carrier is used. ,
A method that can purify nitrogen oxides even in an oxidizing atmosphere has been proposed. This method is a method of purifying exhaust gas of a gasoline engine with high efficiency of nitrogen oxides even when the air-fuel ratio is lean, and the oxygen concentration in the exhaust gas is at most about 3%. Therefore, it is unclear whether nitrogen oxides can be selectively reduced and denitrated similarly even in a gasoline engine under lean conditions where the air-fuel ratio is higher, or when the oxygen concentration is 5 to 10% as in exhaust gas from a diesel engine. is there. Also in the examples, the No X removal rate tends to remarkably decrease as the oxygen concentration increases. Moreover, it is unclear as to durability.

【0007】特開昭63-283727 号公報によれば、SiO2
/Al2O3 比が15以上の疎水性ゼオライトにCu、V、Mn、
Fe、Cr等の金属を担持させた触媒を用い、一酸化炭素及
び1種又は2種以上の炭化水素の存在下で、内燃機関の
酸素を含む排ガス中の窒素酸化物を減少させる方法が提
案されている。この方法では、銅以外の金属が担持され
たゼオライト触媒を使用した場合には、脱硝率が4〜26
%と低くなる。一方、銅ゼオライト触媒を使用した場合
には、比較的高い活性が得られるが、耐久性に関して不
明である。実施例の排ガス中の酸素濃度は、 1.6%であ
り、例えばガソリンエンジンにおける空燃比の高いリー
ン条件での排ガスやディーゼルエンジンの排ガスのよう
に、酸素濃度が高い場合であっても同様に窒素酸化物を
選択的に還元脱硝できるかどうか不明である。
According to Japanese Patent Laid-Open No. 63-283727, SiO 2
Cu, V, Mn, and hydrophobic zeolite with an Al / Al 2 O 3 ratio of 15 or more
A method of reducing nitrogen oxides in exhaust gas containing oxygen of an internal combustion engine in the presence of carbon monoxide and one or more hydrocarbons using a catalyst supporting a metal such as Fe or Cr is proposed. Has been done. In this method, when a zeolite catalyst supporting a metal other than copper is used, the denitration rate is 4 to 26.
It becomes as low as%. On the other hand, when a copper zeolite catalyst is used, a relatively high activity is obtained, but its durability is unknown. The oxygen concentration in the exhaust gas of the example is 1.6%, and even if the oxygen concentration is high, such as the exhaust gas under lean conditions with a high air-fuel ratio in a gasoline engine or the exhaust gas of a diesel engine, the nitrogen oxidation is similar. It is unclear whether or not substances can be selectively denitrified.

【0008】特開昭63-100919 号公報によれば、銅をア
ルミナ、シリカ、ゼオライト等の多孔質担体に担持させ
た触媒を使用し、酸化雰囲気中、炭化水素の存在下で排
ガス中の窒素酸化物を除去する方法が提案されている。
この方法では、脱硝率が10〜25%であり、高い脱硝活性
は得られない。また、実施例の排ガス中の酸素濃度は、
2.1%であり、酸素濃度がより高い場合であっても同様
に窒素酸化物を選択的に還元脱硝できるかどうか不明で
ある。更に、耐久性に関しても不明である。そこで、本
発明は、排ガス中の酸素が高濃度であっても高効率で窒
素酸化物を無害なガスに浄化でき、しかも耐久性の高い
排ガス浄化用触媒及びこれを使用した排ガスの浄化方法
を提供することを目的とする。
According to JP-A-63-100919, a catalyst in which copper is supported on a porous carrier such as alumina, silica, or zeolite is used, and nitrogen in exhaust gas is used in an oxidizing atmosphere in the presence of hydrocarbons. Methods for removing oxides have been proposed.
With this method, the denitration rate is 10 to 25%, and high denitration activity cannot be obtained. Further, the oxygen concentration in the exhaust gas of the example,
It is 2.1%, and it is unclear whether nitrogen oxides can be selectively reduced and denitrated even when the oxygen concentration is higher. Furthermore, the durability is unknown. Therefore, the present invention is a highly efficient exhaust gas purification catalyst that can purify nitrogen oxides into harmless gas with high efficiency even if oxygen in the exhaust gas has a high concentration, and an exhaust gas purification method using the same. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、排ガ
ス中の窒素酸化物(NOX)を酸化雰囲気中、炭化水素の
存在下で還元除去する触媒であって、ペンタシル型の結
晶性アルミノケイ酸塩が銅を担持した触媒前駆体に、ア
ルカリ土類金属中の1種以上の成分の炭酸塩を物理混合
法で添加して構成したことを特徴とする。前記酸化雰囲
気とは、排ガス中に含まれる一酸化炭素、水素、炭化水
素及び本処理で必要により添加される炭化水素の還元性
物質を完全に酸化して H2O とCO2 に変換するのに必要な
酸素量よりも過剰な量の酸素が含まれている状態であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an exhaust gas
Nitrogen oxides (NOX) Of the hydrocarbon in an oxidizing atmosphere
A catalyst for reducing and removing in the presence of a pentasil-type catalyst.
The crystalline aluminosilicate was added to the copper-supported catalyst precursor as
Physical mixing of one or more carbonates in Lucari earth metal
It is characterized by being added by the method. The oxidizing atmosphere
Qi means carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons contained in exhaust gas
Reducibility of hydrogen and hydrocarbons added as necessary in this treatment
Completely oxidize the substance, H2O and CO2 Needed to convert to
When the amount of oxygen exceeds the amount of oxygen
It

【0010】前記ペンタシル型の結晶性アルミノケイ酸
塩とは、ゼオライトであって、構成基本単位が酸素5員
環のものである。例えば、フェリエリイト、モルデナイ
ト、ZSM−5、ZSM−11等が該当する。ペンタシル
型結晶性アルミノケイ酸塩以外のゼオライトでは、耐水
熱性が比較的低いため、銅及びアルカリ土類金属の炭酸
塩を担持後の耐久性が低くなる虞れがある。
The pentasil-type crystalline aluminosilicate is a zeolite whose basic structural unit is an oxygen 5-membered ring. For example, ferrilite, mordenite, ZSM-5, ZSM-11 and the like are applicable. Zeolites other than the pentasil-type crystalline aluminosilicate have relatively low hydrothermal resistance, and therefore there is a risk that the durability after supporting carbonates of copper and alkaline earth metals may be reduced.

【0011】このようなペンタシル型結晶性アルミノケ
イ酸塩の中でも、SiO2/Al2O3 (モル比)が10以上のも
のが好ましい。SiO2 /Al2O3 が10未満のものの場合、
耐水熱性が比較的低いため、銅及びアルカリ土類金属の
炭酸塩を担持後の耐久性が低くなる虞れがある。
Among such pentasil-type crystalline aluminosilicates, those having SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) of 10 or more are preferable. When SiO 2 / Al 2 O 3 is less than 10,
Since the hydrothermal resistance is relatively low, there is a possibility that the durability after supporting the carbonates of copper and alkaline earth metals may be reduced.

【0012】また、上記ペンタシル型結晶性アルミノケ
イ酸塩のうち、MFI又はMEL構造を有するものが好
ましい。このMFI構造とは、ZSM−5と類似の構造
を指し、例えばZSM−8、ゼータ1、ゼータ3、Nu
−4、Nu−5、TZ−1、TPZ−1等の構造が該当
する。また、MEL構造とは、ZSM−11と類似の構造
を指す。このペンタシル型結晶性アルミノケイ酸塩は、
粉末X線回折において下記表2の格子面間隔(d値)を
持つものが好ましい。
Of the above pentasil-type crystalline aluminosilicates, those having an MFI or MEL structure are preferable. The MFI structure refers to a structure similar to ZSM-5, for example, ZSM-8, zeta 1, zeta 3, Nu.
-4, Nu-5, TZ-1, TPZ-1 and the like are applicable. In addition, the MEL structure refers to a structure similar to ZSM-11. This pentasil-type crystalline aluminosilicate is
Those having a lattice spacing (d value) shown in Table 2 below in powder X-ray diffraction are preferable.

【0013】[0013]

【表2】 [Table 2]

【0014】前記銅を担持したペンタシル型の結晶性ア
ルミノケイ酸塩中の銅の含有量は、アルミノケイ酸塩に
対してCuO 換算で、1.0 〜5.0 wt%、好ましくは2.0 〜
4.0wt%とする。前記アルカリ土類金属には、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム等が含まれ、特にカ
ルシウム、ストロンチウムが好ましい。そして、アルカ
リ土類金属の炭酸塩の配合量は、アルミノケイ酸塩に対
して10〜 100wt%、好ましくは30〜70wt%とする。
The content of copper in the pentasil-type crystalline aluminosilicate supporting copper is 1.0 to 5.0 wt%, preferably 2.0 to 5.0 wt% in terms of CuO with respect to the aluminosilicate.
4.0 wt% The alkaline earth metal includes magnesium, calcium, strontium and the like, and calcium and strontium are particularly preferable. The amount of the alkaline earth metal carbonate compounded is 10 to 100% by weight, preferably 30 to 70% by weight, based on the aluminosilicate.

【0015】前記触媒の形状は任意であり、例えばペレ
ット状、板状、柱状、格子状とすることができる。ま
た、コージェライト、ムライト又はアルミナ等の格子状
の担体及び金網等の基材上に触媒が被覆されたものとし
てもよい。本発明に係る触媒は、種結晶を使用してペン
タシル型の結晶性アルミノケイ酸塩を合成した後、この
結晶性アルミノケイ酸塩に銅を担持させた触媒前駆体
に、アルカリ土類金属の炭酸塩を物理混合法で添加して
調製することができる。
The catalyst may have any shape, for example, pellet, plate, column, or lattice. Further, a catalyst may be coated on a lattice-shaped carrier such as cordierite, mullite or alumina, and a base material such as wire mesh. The catalyst according to the present invention is obtained by synthesizing a pentasil-type crystalline aluminosilicate by using a seed crystal, and then adding a carbonate of an alkaline earth metal to a catalyst precursor in which copper is supported on the crystalline aluminosilicate. Can be added by a physical mixing method.

【0016】結晶性アルミノケイ酸塩に銅を担持させる
ために添加する銅源としては、イオン交換法、含浸法、
又はゼオライトを合成する際に銅成分を含有させる方法
による場合、可溶性の塩を用いることができる。このよ
うな可溶性の塩として、例えば硝酸塩、ハロゲン化合
物、炭酸塩、有機酸塩、銅アンミン錯体等がある。ま
た、物理混合法により、銅を含有させる場合には、上記
可溶性の塩に加えて、酸化物、水酸化物も使用できる。
As a copper source added to support copper on the crystalline aluminosilicate, an ion exchange method, an impregnation method,
Alternatively, a soluble salt can be used when a method of incorporating a copper component in synthesizing zeolite. Examples of such soluble salts include nitrates, halogen compounds, carbonates, organic acid salts, copper ammine complexes and the like. When copper is added by the physical mixing method, oxides and hydroxides can be used in addition to the soluble salts.

【0017】なお、銅の炭酸塩は、熱分解温度が 220℃
と低いため、焼成時に酸化物に変換される。一方、アル
カリ土類金属の炭酸塩の場合は、焼成時に熱変換を受け
にくい。このように、本発明に係る触媒は、銅担持のペ
ンタシル型結晶性アルミノケイ酸塩よりなる触媒前駆体
にアルカリ土類金属中の1種以上の成分の炭酸塩が物理
混合法で添加されたものであるから、既に担持されてい
る銅の担持量に影響を与えることなく、アルカリ土類金
属の炭酸塩を担持させることができるようになる。この
結果、銅とアルカリ土類金属の炭酸塩の複合作用によ
り、耐久性の高い触媒が得られる。
The thermal decomposition temperature of copper carbonate is 220 ° C.
Since it is low, it is converted to an oxide during firing. On the other hand, in the case of alkaline earth metal carbonate, it is difficult to undergo heat conversion during firing. As described above, the catalyst according to the present invention is obtained by adding the carbonate of at least one component in the alkaline earth metal to the catalyst precursor composed of the copper-supported pentasil-type crystalline aluminosilicate by the physical mixing method. Therefore, it becomes possible to carry the alkaline earth metal carbonate without affecting the carried amount of the already carried copper. As a result, a highly durable catalyst can be obtained by the combined action of copper and a carbonate of an alkaline earth metal.

【0018】[0018]

【実施例】実施例1 先ず、硫酸アルミニウム13.5g、硫酸(97%)14.5g、
水 330gよりなる溶液(溶液Iとする)、水ガラス(Si
O2 28.4 %、Na2O 9.5 %) 211g、水 200gよりなる
溶液(溶液IIとする)及び塩化ナトリウム39.5g、水92
gよりなる溶液(溶液III とする)を用意した。次に、
溶液IとIIを同時に溶液III 中に徐々に滴下しながら混
合した。この反応混合物を硫酸でpH9.5 に調整した
後、種結晶としてモルデナイト〔SiO2 /Al2O3 =20
(モル比)〕 0.5gを添加した。
Example 1 First, 13.5 g of aluminum sulfate, 14.5 g of sulfuric acid (97%),
A solution consisting of 330 g of water (referred to as solution I), water glass (Si
O 2 28.4%, Na 2 O 9.5%) 211 g, water 200 g (Solution II) and sodium chloride 39.5 g, water 92
A solution of g (referred to as solution III) was prepared. next,
Solutions I and II were mixed simultaneously into solution III with gradual dropwise addition. After adjusting the reaction mixture to pH 9.5 with sulfuric acid, mordenite [SiO 2 / Al 2 O 3 = 20
(Molar ratio)] 0.5 g was added.

【0019】次に、この反応混合物を1リットル容量の
オートクレーブ中に入れ、自己圧力下170 ℃、300rpmで
攪拌しながら20時間放置した。冷却後、この反応混合物
を濾過し、沈澱物を過剰の純水で充分洗浄した。この
後、 120℃で20時間乾燥させることにより、ZSM−5
構造(MFI構造)のアルミノシリケートゼオライトを
合成した。このアルミノシリケートゼオライトの粉末X
線回折による測定結果を表3に示す。次に、このゼオラ
イトを空気気流中 550℃で6時間焼成した。
Next, the reaction mixture was placed in an autoclave having a volume of 1 liter and left for 20 hours while stirring at 170 ° C. and 300 rpm under self-pressure. After cooling, the reaction mixture was filtered and the precipitate was thoroughly washed with excess pure water. After that, by drying at 120 ℃ for 20 hours, ZSM-5
An aluminosilicate zeolite having a structure (MFI structure) was synthesized. Powder X of this aluminosilicate zeolite
Table 3 shows the measurement results by line diffraction. Next, this zeolite was calcined in an air stream at 550 ° C. for 6 hours.

【0020】次に、このゼオライトに対して、0.2mol/l
酢酸銅水溶液で6時間処理することにより、銅イオン交
換を行った。引き続き、濾過及び水洗の後、 120℃で12
時間乾燥させた。更に、 500℃で2時間焼成することに
より、銅を担持した触媒前駆体を得た。この触媒前駆体
のSiO2 /Al2O 3(モル比)は、32であり、銅の含有量
はCuO 換算で触媒前駆体に対して3.8 wt%であった。次
に、この触媒前駆体に対して炭酸カルシウムを50wt%添
加し、乳鉢中で充分混合することにより、本実施例に係
る銅と炭酸カルシウムを担持したアルミノシリケートゼ
オライトを得た。
Next, with respect to this zeolite, 0.2 mol / l
Copper ion exchange was performed by treating with an aqueous solution of copper acetate for 6 hours. Then, after filtration and washing with water,
Allowed to dry for hours. Further, by baking at 500 ° C. for 2 hours, a catalyst precursor supporting copper was obtained. The SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) of this catalyst precursor was 32, and the content of copper was 3.8 wt% in terms of CuO with respect to the catalyst precursor. Next, 50 wt% of calcium carbonate was added to this catalyst precursor and thoroughly mixed in a mortar to obtain an aluminosilicate zeolite supporting copper and calcium carbonate according to this example.

【0021】次に、この触媒について、下記のように初
期活性及びスチーミング(水熱)処理後の活性を評価し
た。即ち、初期活性の評価については、先ず、この触媒
をステンレス製反応管に2cc充填した後、処理ガスとし
てモデルガスを、 350℃に保たれた前記反応管内にGHSV
=80,000h-1で導入した。このモデルガスの組成は、N
OX :500ppm 、O2 : 4.5 %、LPG: 833ppm(THC
濃度として約2500ppm )である。従って、THC濃度/
NOX 濃度は5である。次に、この反応管の出口からのガ
スを化学発光式分析計に導入し、NOX 濃度を測定した。
触媒反応後のモデルガスのNOX 除去率は、反応管導入前
後のモデルガスのNOX 濃度を比較することにより算出し
た。
Next, this catalyst was evaluated for initial activity and activity after steaming (hydrothermal) treatment as described below. That is, regarding the evaluation of the initial activity, first, 2 cc of this catalyst was filled in a stainless steel reaction tube, and then a model gas as a processing gas was charged into the reaction tube kept at 350 ° C.
It was introduced at = 80,000h -1 . The composition of this model gas is N
O X : 500ppm, O 2 : 4.5%, LPG: 833ppm (THC
The concentration is about 2500ppm). Therefore, THC concentration /
The NO X concentration is 5. Next, the gas from the outlet of this reaction tube was introduced into a chemiluminescence analyzer to measure the NO X concentration.
The NO X removal rate of the model gas after the catalytic reaction was calculated by comparing the NO X concentration of the model gas before and after introducing the reaction tube.

【0022】スチーミング処理後の活性の評価について
は、先ず、スチーミング処理として、本実施例で調製し
た触媒を水10%、酸素 4.5%、GHSV=80,000h-1、温度 6
50℃の条件下に8時間保持した。次に、冷えた触媒を上
記初期活性の評価の場合と同様に、ステンレス製反応管
に充填した後、処理ガスとしてモデルガスを 350℃に保
たれた反応管内に導入し、その後上記と同様にNOX 除去
率を算出した。また、前記反応管内の温度を 400℃に保
った場合の初期活性及びスチーミング処理後の活性につ
いても上記と同様に評価した。それらの結果を下記の表
4に示す。
Regarding the evaluation of the activity after the steaming treatment, first, as the steaming treatment, the catalyst prepared in this example was treated with 10% water, 4.5% oxygen, GHSV = 80,000 h -1 and a temperature of 6%.
It was kept at 50 ° C. for 8 hours. Next, as in the case of the evaluation of the initial activity, the cooled catalyst was filled in a stainless steel reaction tube, and then a model gas as a processing gas was introduced into the reaction tube kept at 350 ° C, and then the same as above. The NO X removal rate was calculated. The initial activity when the temperature inside the reaction tube was kept at 400 ° C and the activity after the steaming treatment were also evaluated in the same manner as above. The results are shown in Table 4 below.

【0023】[0023]

【表3】 [Table 3]

【0024】実施例2 実施例1と同様にして得られたアルミノシリケートゼオ
ライトを1.6 mol/l 硝酸アンモニウム水溶液で9時間処
理してアンモニウムイオン交換を行い、濾過、水洗後、
120℃で20時間乾燥させてMFI構造のアルミノシリケ
ートゼオライトを合成した。次に、このゼオライトに対
して、実施例1と同様にして銅を担持した触媒前駆体を
得た。銅の含有量はCuO 換算で触媒前駆体に対して3.5
wt%であった。
Example 2 The aluminosilicate zeolite obtained in the same manner as in Example 1 was treated with a 1.6 mol / l ammonium nitrate aqueous solution for 9 hours for ammonium ion exchange, filtered and washed with water,
It was dried at 120 ° C. for 20 hours to synthesize an aluminosilicate zeolite having an MFI structure. Next, with respect to this zeolite, a catalyst precursor supporting copper was obtained in the same manner as in Example 1. The copper content is 3.5 in terms of CuO based on the catalyst precursor.
It was wt%.

【0025】次に、この触媒前駆体に対して炭酸カルシ
ウムを50wt%添加し、乳鉢中で充分混合することによ
り、本実施例に係る銅と炭酸カルシウムを担持したアル
ミノシリケートゼオライトを得た。この触媒について
も、実施例1と同様にして、初期活性及びスチーミング
処理後の活性を評価した。それらの結果を表4に示す。
Next, 50 wt% of calcium carbonate was added to this catalyst precursor and thoroughly mixed in a mortar to obtain an aluminosilicate zeolite supporting copper and calcium carbonate according to this example. Also for this catalyst, the initial activity and the activity after the steaming treatment were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

【0026】実施例3 実施例2と同様にして得られた銅担持触媒前駆体に対し
て、炭酸ストロンチウムを50wt%添加し、乳鉢中で充分
混合することにより、本実施例に係る銅と炭酸ストロン
チウムを担持したアルミノシリケートゼオライトを得
た。この触媒についても、実施例1と同様にして、初期
活性及びスチーミング処理後の活性を評価した。それら
の結果を表4に示す。
Example 3 To the copper-supported catalyst precursor obtained in the same manner as in Example 2, 50 wt% of strontium carbonate was added and sufficiently mixed in a mortar to give the copper and carbonic acid according to this Example. An aluminosilicate zeolite supporting strontium was obtained. Also for this catalyst, the initial activity and the activity after the steaming treatment were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

【0027】実施例4 実施例1において、導入したモデルガスを、下記の通り
実施例1より酸素濃度の高いものに変更して触媒の初期
活性及びスチーミング処理後の活性を評価した。即ち、
導入したモデルガスの組成は、NOX: 500ppm、 O2:10
%、LPG: 833ppm である。それらの結果を下記の表
4に示す。
Example 4 In Example 1, the introduced model gas was changed to one having a higher oxygen concentration than that in Example 1 as described below, and the initial activity of the catalyst and the activity after the steaming treatment were evaluated. That is,
The composition of the introduced model gas is NO X : 500 ppm, O 2 : 10
%, LPG: 833 ppm. The results are shown in Table 4 below.

【0028】比較例1 実施例1において、炭酸カルシウムを担持させなかった
こと以外は、実施例1と同様にして銅を担持したアルミ
ノシリケートゼオライトを得た。この触媒についても、
実施例1と同様にして、初期活性及びスチーミング処理
後の活性を評価した。それらの結果を表4に示す。
Comparative Example 1 An aluminosilicate zeolite supporting copper was obtained in the same manner as in Example 1 except that calcium carbonate was not supported. Also for this catalyst,
In the same manner as in Example 1, the initial activity and the activity after steaming treatment were evaluated. The results are shown in Table 4.

【0029】比較例2 実施例2において、炭酸カルシウムを担持させなかった
こと以外は、実施例2と同様にして銅を担持したアルミ
ノシリケートゼオライトを得た。この触媒についても、
実施例1と同様にして、初期活性及びスチーミング処理
後の活性を評価した。それらの結果を表4に示す。
Comparative Example 2 An aluminosilicate zeolite supporting copper was obtained in the same manner as in Example 2 except that calcium carbonate was not supported. Also for this catalyst,
In the same manner as in Example 1, the initial activity and the activity after steaming treatment were evaluated. The results are shown in Table 4.

【0030】比較例3 実施例1と同様にして得られたアルミノシリケートゼオ
ライトに対して、0.05mol/l 酢酸カルシウム水溶液で6
時間処理してカルシウムイオン交換を行い、濾過、水洗
後、 120℃で20時間乾燥させてカルシウムを担持したア
ルミノシリケートゼオライトを合成した。
Comparative Example 3 Aluminosilicate zeolite obtained in the same manner as in Example 1 was treated with a 0.05 mol / l calcium acetate aqueous solution to give 6 parts.
After treatment for time, calcium ion exchange was carried out, filtration, washing with water, and drying at 120 ° C. for 20 hours to synthesize aluminosilicate zeolite supporting calcium.

【0031】次に、このカルシウム担持ゼオライトに対
して、0.2mol/l酢酸銅水溶液で6時間処理することによ
り、銅イオン交換を行った。引き続き、濾過及び水洗の
後、120℃で12時間乾燥させた。更に、 500℃で2時間
焼成することにより、カルシウムと銅を担持したアルミ
ノシリケートゼオライト触媒を得た。この触媒のカルシ
ウムと銅の担持量は、CaO 及びCuO 換算で触媒に対して
それぞれ0.3wt %、3.3 wt%であった。この触媒につい
ても、実施例1と同様にして、初期活性及びスチーミン
グ処理後の活性を評価した。それらの結果を表4に示
す。
Next, this calcium-supporting zeolite was treated with a 0.2 mol / l copper acetate aqueous solution for 6 hours to carry out copper ion exchange. Subsequently, the mixture was filtered, washed with water, and dried at 120 ° C for 12 hours. Further, by firing at 500 ° C. for 2 hours, an aluminosilicate zeolite catalyst supporting calcium and copper was obtained. The loadings of calcium and copper on this catalyst were 0.3 wt% and 3.3 wt% in terms of CaO and CuO, respectively. Also for this catalyst, the initial activity and the activity after the steaming treatment were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 4.

【0032】[0032]

【表4】 [Table 4]

【0033】表4より、実施例1〜4に係る触媒は、銅
担持のペンタシル型結晶性アルミノケイ酸塩よりなる触
媒前駆体に炭酸カルシウム又は炭酸ストロンチウムが物
理混合法で添加されたものであるため、炭酸カルシウム
又は炭酸ストロンチウムの担持前後における結晶性アル
ミノケイ酸塩に対する銅含有量に変化がなく、得られた
触媒は、スチーミング処理後において、 350℃と 400℃
のいずれにおいても、比較例と比べて、比較的高いNOX
除去性能を持っていることがわかる。一方、比較例1の
触媒は、銅を担持したアルミノシリケートゼオライトが
炭酸カルシウムを担持していないため、スチーミング処
理後において、 350℃と 400℃のいずれにおいても、実
施例1の触媒と比べて、NOX 除去性能が低いことがわか
る。
From Table 4, the catalysts according to Examples 1 to 4 are obtained by adding calcium carbonate or strontium carbonate by a physical mixing method to a catalyst precursor composed of pentasil-type crystalline aluminosilicate supported on copper. , The content of copper to the crystalline aluminosilicate before and after supporting calcium carbonate or strontium carbonate did not change, and the obtained catalyst was
In both cases, the NO x was relatively high compared to the comparative example.
It can be seen that it has removal performance. On the other hand, in the catalyst of Comparative Example 1, since the aluminosilicate zeolite supporting copper does not support calcium carbonate, after the steaming treatment, both at 350 ° C. and 400 ° C., compared with the catalyst of Example 1. , NO X removal performance is low.

【0034】比較例2の触媒は、銅を担持したアルミノ
シリケートゼオライトが炭酸カルシウムを担持していな
いため、スチーミング処理後において、 350℃と 400℃
のいずれにおいても、実施例2と比べて、NOX 除去性能
が低いことがわかる。比較例3によれば、カルシウムを
イオン交換法によりアルミノシリケートゼオライトに担
持させた後、銅イオン交換によって銅を担持させるよう
にしたため、得られた触媒は、スチーミング処理後にお
いて、 350℃と 400℃のいずれにおいても、実施例1と
比べて、NOX 除去性能が低いことがわかる。
In the catalyst of Comparative Example 2, since the aluminosilicate zeolite supporting copper did not support calcium carbonate, 350 ° C. and 400 ° C. were obtained after the steaming treatment.
It can be seen that in all cases, the NO X removal performance is lower than in Example 2. According to Comparative Example 3, after the calcium was supported on the aluminosilicate zeolite by the ion exchange method and the copper was supported by the copper ion exchange, the obtained catalyst had a temperature of 350 ° C. and 400 ° C. after steaming treatment. It can be seen that the NO X removal performance is lower than that in Example 1 at any of the temperatures.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明に係る排ガス浄化用触媒によれ
ば、低温においても触媒活性が高く、かつ耐久性があっ
て長寿命である。また、この触媒を使用した排ガスの浄
化方法によれば、排ガス中の酸素が高濃度であっても、
窒素酸化物を高効率で還元除去することができる。
According to the exhaust gas purifying catalyst of the present invention, the catalytic activity is high even at a low temperature, the durability is high, and the life is long. Further, according to the exhaust gas purification method using this catalyst, even if the oxygen concentration in the exhaust gas is high,
Nitrogen oxides can be reduced and removed with high efficiency.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガス中の窒素酸化物(NOX)を酸化雰
囲気中、炭化水素の存在下で還元除去する触媒であっ
て、ペンタシル型の結晶性アルミノケイ酸塩が銅を担持
した触媒前駆体に、アルカリ土類金属中の1種以上の成
分の炭酸塩を物理混合法で添加して構成したことを特徴
とする排ガス浄化用触媒。
1. A catalyst precursor for reducing and removing nitrogen oxides (NO x ) in exhaust gas in the presence of hydrocarbons in an oxidizing atmosphere, wherein a pentasil-type crystalline aluminosilicate supports copper. A catalyst for purifying exhaust gas, characterized in that a carbonate of one or more components in an alkaline earth metal is added by a physical mixing method.
【請求項2】 前記アルカリ土類金属の炭酸塩の配合割
合を、前記触媒前駆体に対して10〜 100wt%としたこと
を特徴とする請求項第1項記載の排ガス浄化用触媒。
2. The exhaust gas purifying catalyst according to claim 1, wherein the mixing ratio of the alkaline earth metal carbonate is 10 to 100 wt% with respect to the catalyst precursor.
【請求項3】 前記ペンタシル型の結晶性アルミノケイ
酸塩は、そのSiO2 /Al2O3 (モル比)が10以上である
ことを特徴とする請求項第1項又は第2項記載の排ガス
浄化用触媒。
3. The exhaust gas according to claim 1 or 2, wherein the pentasil-type crystalline aluminosilicate has a SiO 2 / Al 2 O 3 (molar ratio) of 10 or more. Purification catalyst.
【請求項4】 前記ペンタシル型の結晶性アルミノケイ
酸塩は、MFI構造を有することを特徴とする請求項第
1項〜第3項のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触
媒。
4. The exhaust gas-purifying catalyst according to any one of claims 1 to 3, wherein the pentasil-type crystalline aluminosilicate has an MFI structure.
【請求項5】 前記ペンタシル型の結晶性アルミノケイ
酸塩が、粉末X線回折において下記表1の格子面間隔
(d値)を持つことを特徴とする請求項第1項〜第4項
のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒。 【表1】
5. The pentasil-type crystalline aluminosilicate has a lattice spacing (d value) shown in Table 1 below in powder X-ray diffraction, wherein any one of claims 1 to 4 is characterized. The exhaust gas-purifying catalyst according to Item 1. [Table 1]
【請求項6】 前記アルカリ土類金属がカルシウム又は
ストロンチウムであることを特徴とする請求項第1項〜
第5項のいずれか1項に記載の排ガス浄化用触媒の製造
方法。
6. The method according to claim 1, wherein the alkaline earth metal is calcium or strontium.
A method for producing the exhaust gas-purifying catalyst according to any one of 5th items.
【請求項7】 酸化雰囲気中、THC濃度/NOX 濃度が
0.5 〜 200の炭化水素の存在下で、排ガスを請求項第1
項〜第6項のいずれか1項に記載の触媒と接触させて、
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
する排ガスの浄化方法。
7. The concentration of THC / NO x in an oxidizing atmosphere
Exhaust gas in the presence of 0.5 to 200 hydrocarbons.
In contact with the catalyst according to any one of items 6 to 6,
A method for purifying exhaust gas, which comprises reducing and removing nitrogen oxides in the exhaust gas.
【請求項8】 反応温度 200〜800 ℃、かつTHC濃度
/NOX 濃度1〜 100の炭化水素の存在下で排ガス中の窒
素酸化物を還元除去することを特徴とする請求項7記載
の排ガスの浄化方法。
8. The exhaust gas according to claim 7, wherein nitrogen oxide in the exhaust gas is reduced and removed in the presence of a hydrocarbon having a reaction temperature of 200 to 800 ° C. and a THC concentration / NO X concentration of 1 to 100. Purification method.
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