JPH06170169A - Removal of nitrogen oxide - Google Patents

Removal of nitrogen oxide

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JPH06170169A
JPH06170169A JP4324465A JP32446592A JPH06170169A JP H06170169 A JPH06170169 A JP H06170169A JP 4324465 A JP4324465 A JP 4324465A JP 32446592 A JP32446592 A JP 32446592A JP H06170169 A JPH06170169 A JP H06170169A
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zeolite
catalyst
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exhaust gas
organic solvent
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Abstract

PURPOSE:To efficiently remove nitrogen oxide from oxygen excessive exhaust gas containing nitrogen oxide and hydrocarbon even after a catalyst is used at high temp. by using a catalyst consisting of zeolite treated with an alkoxysilane in an org. solvent and at least one or more kind of an active metal. CONSTITUTION:Nitrogen oxide is removed from oxygen excessive exhaust gas containing nitrogen oxide and hydrocarbon by using a catalyst consisting of zeolite with an SiO2/Al2O3 mol ratio of at least 15 or more treated with an alkoxysilane in an org. solvent (e.g.; toluene) and one or more kind of an active metal. As a result, oxygen excessive exhaust gas is efficiently purified using this exhaust gas purifying catalyst excellent in durability at high temp. in the presence of steam.

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、ボイラー,自動車エン
ジン等から排出される窒素酸化物を含有する酸素過剰の
排ガスを触媒を用いて処理する方法に関し、更に詳細に
は、活性及び耐久性の非常に優れた触媒を用いて窒素酸
化物を除去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 a method for treating an exhaust gas containing nitrogen oxides, which is discharged from a boiler, an automobile engine, etc., in excess of oxygen using a catalyst. The present invention relates to a method for removing nitrogen oxides using a very excellent catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】ボイラー,自動車エンジン等から排出さ
れる排ガス中の窒素酸化物を除去する方法として、触媒
の存在下でアンモニアを用いる選択的接触還元法、ま
た、排ガスを触媒に通し、未燃焼の一酸化炭素及び炭化
水素により還元する非選択的接触還元法等が実用化され
ている。
2. Description of the Related Art As a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a boiler, an automobile engine, etc., a selective catalytic reduction method using ammonia in the presence of a catalyst, and an unburned gas by passing the exhaust gas through the catalyst The non-selective catalytic reduction method of reducing carbon monoxide and hydrocarbons has been put to practical use.

【0003】特開昭60−125250号公報には、還
元剤非共存下で窒素酸化物を直接接触分解できる触媒と
して銅イオン交換したゼオライトが提案されている。
JP-A-60-125250 proposes a copper ion-exchanged zeolite as a catalyst capable of directly catalytically decomposing nitrogen oxides in the absence of a reducing agent.

【0004】また、ディーゼルエンジン,低燃費化を目
的とした希薄燃焼エンジンの排ガス浄化用に、酸素過剰
下でも、未燃焼の一酸化炭素,炭化水素等の還元成分に
より窒素酸化物を選択的に還元できる触媒として、卑金
属をゼオライト等に含有させた触媒が提案されている
(特開昭63−100919号公報)。
Further, for purification of exhaust gas of a diesel engine and a lean-burn engine for the purpose of reducing fuel consumption, nitrogen oxides are selectively removed by reducing components such as unburned carbon monoxide and hydrocarbons even in the presence of excess oxygen. As a catalyst that can be reduced, a catalyst in which a base metal is contained in zeolite or the like has been proposed (JP-A-63-100919).

【0005】しかしながら、これらの提案されている触
媒は、特に高温での耐久性に問題があり、実用化される
に至っていない。
However, these proposed catalysts have problems in durability, especially at high temperatures, and have not been put into practical use.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アン
モニア等の還元剤を使用することなく、自動車等の内燃
機関から排出される、特に酸素過剰の排ガスを、効率良
く浄化し、且つ、水蒸気の存在する高温での耐久性に優
れる排ガス浄化用触媒を用いて排ガスを浄化する方法を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to efficiently purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, particularly in excess of oxygen, without using a reducing agent such as ammonia, and It is intended to provide a method for purifying exhaust gas by using an exhaust gas purifying catalyst having excellent durability at high temperature in the presence of water vapor.

【0007】[0007]

【課題を解決する為の手段】本発明者等は、上記課題に
ついて鋭意検討した結果、ゼオライトを有機溶媒中でア
ルコキシシラン処理した触媒を用いることにより、高温
で使用された後も効率良く排ガス浄化ができることを見
出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made extensive studies on the above problems, and as a result, by using a catalyst obtained by treating an zeolite with an alkoxysilane in an organic solvent, the exhaust gas can be efficiently purified even after being used at a high temperature. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

【0008】すなわち本発明は、有機溶媒中でアルコキ
シシラン処理された、SiO2/Al23モル比が少な
くとも15以上であるゼオライトと、一種以上の活性金
属とからなる触媒を用いて、窒素酸化物及び炭化水素を
含有する酸素過剰の排ガスから窒素酸化物を除去する方
法を提供するものである。
That is, the present invention uses an alkoxysilane-treated zeolite in an organic solvent, which has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 or more, and a catalyst composed of one or more active metals to produce nitrogen. A method for removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing oxides and hydrocarbons.

【0009】有機溶媒中でアルコキシシラン処理するこ
とにより触媒の耐久性が向上する理由は明らかではない
が、この処理によりゼオライト表面にSiが均一にコ−
トされ、高温の水蒸気存在下でのゼオライト破壊の原因
となるゼオライト表面附近のAlが保護され、更には、
ゼオライト表面疎水化による細孔内への触媒劣化原因と
なる水蒸気の侵入が防止され、触媒の耐久性が向上した
と推定される。
Although the reason why the durability of the catalyst is improved by the alkoxysilane treatment in an organic solvent is not clear, this treatment uniformly coats the surface of the zeolite with Si.
Al, which is the cause of zeolite destruction in the presence of high temperature steam, is protected and Al near the zeolite surface is protected.
It is presumed that the invasion of water vapor, which causes the catalyst deterioration into the pores due to the hydrophobization of the zeolite surface, was prevented, and the durability of the catalyst was improved.

【0010】以下、本発明をより詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

【0011】本発明で用いられる触媒は、有機溶媒中で
アルコキシシラン処理された、SiO2/Al23モル
比が少なくとも15であるゼオライトと、一種以上の活
性金属とからなる。
The catalyst used in the present invention comprises a zeolite having an SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15, which has been alkoxysilane-treated in an organic solvent, and one or more active metals.

【0012】本発明において用いられる原料ゼオライト
のSiO2/Al23モル比は、有機溶媒中でアルコキ
シシラン処理した後に15以上であれば良く、15以上
のものが使用される。また、SiO2/Al23モル比
はその上限が限定されるものではない。SiO2/Al2
3モル比が15未満であると、十分な耐久性が得られ
ない。
The raw material zeolite used in the present invention may have a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 15 or more after the alkoxysilane treatment in an organic solvent, and 15 or more is used. The upper limit of the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is not limited. SiO 2 / Al 2
If the O 3 molar ratio is less than 15, sufficient durability cannot be obtained.

【0013】また、ゼオライトの種類は特に限定されな
いが、例えば、モルデナイト,フェリエライト,ZSM
−5,ZSM−8,ZSM−11,ZSM−12,ZS
M−20,ZSM−35等のゼオライトが使用できる
が、その中でもZSM−5が好適に用いられる。またこ
れらのゼオライトの製造方法は限定されるものではな
い。またゼオライトY,ゼオライトL等のゼオライトを
脱アルミニウムしたものであっても良い。
The type of zeolite is not particularly limited, and examples thereof include mordenite, ferrierite, ZSM.
-5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-12, ZS
Zeolites such as M-20 and ZSM-35 can be used, and among them, ZSM-5 is preferably used. Further, the method for producing these zeolites is not limited. Alternatively, the zeolite such as zeolite Y or zeolite L may be dealuminated.

【0014】原料ゼオライトは、合成品あるいはそのか
焼品等が用いられるが、原料ゼオライト中のNa等のイ
オンをアンモニウム塩あるいは鉱酸等で処理し、H型あ
るいはアンモニウム型として用いることもできる。更に
は、K,Cs,Ba等でイオン交換して用いることもで
きる。
As the raw material zeolite, a synthetic product or a calcined product thereof is used, but it is also possible to treat the ions such as Na in the raw material zeolite with an ammonium salt or a mineral acid and use it as an H type or an ammonium type. Further, K, Cs, Ba or the like can be used after ion exchange.

【0015】原料ゼオライトは、有機溶媒中でアルコキ
シシラン処理され、且つ、一種以上の活性金属が導入さ
れる。
The raw material zeolite is treated with an alkoxysilane in an organic solvent, and one or more active metals are introduced.

【0016】有機溶媒中でのアルコキシシラン処理およ
び活性金属導入の順序は特に制限されず、原料ゼオライ
トを有機溶媒中でアルコキシシラン処理した後、活性金
属を導入しても良く、また、活性金属導入後有機溶媒中
でアルコキシシラン処理することもできる。
The order of the alkoxysilane treatment and the introduction of the active metal in the organic solvent is not particularly limited, and the active metal may be introduced after the raw material zeolite is treated with the alkoxysilane in the organic solvent. After that, it is also possible to carry out an alkoxysilane treatment in an organic solvent.

【0017】本発明で用い得るアルコキシシランとはテ
トラアルコキシシランである。アルコキシル基としては
メトキシル基,エトキシル基,プロポキシル基,ブトキ
シル基等が使用できる。
The alkoxysilane that can be used in the present invention is tetraalkoxysilane. As the alkoxyl group, methoxyl group, ethoxyl group, propoxyl group, butoxyl group and the like can be used.

【0018】有機溶媒中でのアルコキシシラン処理の条
件は特に限定されず、アルコキシシランを含む有機溶媒
中に、原料ゼオライトあるいは一種以上の活性金属を含
有するゼオライトを添加し、液相で処理を行えば良い。
The conditions of the alkoxysilane treatment in the organic solvent are not particularly limited, and the raw material zeolite or the zeolite containing at least one active metal is added to the organic solvent containing the alkoxysilane and the treatment is performed in the liquid phase. I'm fine.

【0019】有機溶媒中のアルコキシシラン濃度は特に
限定されないが、0.1〜20%が好ましい。有機溶媒
としては、アルコキシシランが安定に存在する溶媒であ
れば良く、シクロヘキサン,ヘキサン,トルエン,ベン
ゼン等が用いられる。有機溶媒中にH2Oが含まれてい
ると、アルコキシシランが酸化物等に変化し均一にコ−
トされなくなる可能性がある為、有機溶媒中のH2Oは
できるだけ少なくすることが望ましい。また、溶媒とし
て水を使用すると、アルコキシシランが酸化物等で析出
し均一なコ−トができない。
The concentration of alkoxysilane in the organic solvent is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 20%. As the organic solvent, any solvent in which alkoxysilane is stably present may be used, and cyclohexane, hexane, toluene, benzene or the like is used. When H 2 O is contained in the organic solvent, the alkoxysilane changes into an oxide or the like and uniformly co-forms.
It is desirable that the amount of H 2 O in the organic solvent be as small as possible because it may not be generated. Further, when water is used as a solvent, alkoxysilane is deposited as an oxide or the like and a uniform coat cannot be obtained.

【0020】有機溶媒中でアルコキシシラン処理する際
の温度は特に限定されないが、アルコキシシランが安定
に存在し、また、ゼオライト外表面のOH基との反応が
進行する温度であれば良く、室温から使用する有機溶媒
の沸点までの温度で行なわれる。
The temperature for the alkoxysilane treatment in the organic solvent is not particularly limited, but it may be any temperature as long as the alkoxysilane is stably present and the reaction with the OH groups on the outer surface of the zeolite proceeds. It is carried out at a temperature up to the boiling point of the organic solvent used.

【0021】有機溶媒中でアルコキシシラン処理する方
法は特に限定されないが、アルコキシシランを含有する
有機溶媒中にゼオライトを混合し、攪拌あるいは超音波
照射による分散等により行うことができる。処理された
ゼオライトは、余剰のアルコキシシランを付着させない
ために、固液分離することが望ましい。また、有機溶媒
を用いて洗浄を行っても良い。
The method of treating with alkoxysilane in an organic solvent is not particularly limited, but it can be carried out by mixing zeolite in an organic solvent containing alkoxysilane and stirring or dispersing by ultrasonic irradiation. The treated zeolite is preferably subjected to solid-liquid separation in order to prevent excess alkoxysilane from adhering. Moreover, you may wash using an organic solvent.

【0022】また、有機溶媒中でアルコキシシラン処理
する際、ゼオライト中に吸着しているH2Oを除去し、
且つ、アルコシキル基と反応するゼオライト表面のOH
基を活性な状態で存在させる為に、真空下あるいは不活
性ガス雰囲気下で300〜800℃で前処理を行うこと
が好ましい。
When the alkoxysilane treatment is carried out in an organic solvent, H 2 O adsorbed in the zeolite is removed,
And OH on the surface of the zeolite that reacts with the alkoxy group
In order to allow the group to exist in an active state, it is preferable to perform pretreatment at 300 to 800 ° C. under vacuum or in an inert gas atmosphere.

【0023】有機溶媒中でアルコキシシラン処理された
ゼオライトは、ゼオライト表面のSiコ−ト層をより安
定化する為に、100℃〜800℃の温度、真空下ある
いは不活性ガス雰囲気下あるいは空気で熱処理しても良
い。
The alkoxysilane-treated zeolite in an organic solvent is used in order to further stabilize the Si-coat layer on the surface of the zeolite, at a temperature of 100 ° C. to 800 ° C., under vacuum, in an inert gas atmosphere, or in air. You may heat-process.

【0024】有機溶媒中でアルコキシシラン処理したゼ
オライトのSiO2/Al23モル比は15以上である
ことが必須である。SiO2/Al23モル比が15未
満であると十分な高温での耐久性が得られない。また、
その上限は特に限定されないが、十分な触媒活性を有す
る為には200以下であることが好ましい。
It is essential that the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the alkoxysilane-treated zeolite in an organic solvent is 15 or more. If the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is less than 15, sufficient durability at high temperature cannot be obtained. Also,
The upper limit is not particularly limited, but is preferably 200 or less in order to have sufficient catalytic activity.

【0025】有機溶媒中でアルコキシシラン処理する
と、Siがゼオライト表面にコ−トされる為、若干のS
iO2/Al23モル比の上昇が起る。
When the alkoxysilane treatment is carried out in an organic solvent, Si is coated on the surface of the zeolite, so some S
An increase in the iO 2 / Al 2 O 3 molar ratio occurs.

【0026】本発明で用いられる触媒は、一種以上の活
性金属が導入される。活性金属としては通常排ガス浄化
に使用される金属であれば良く、例えば、Cu,Ag,
Au等のIb族、Fe,Co,Ni,Ru,Rh,P
d,Pt等のVIII族、Cr,Mo等のVIa族、あ
るいは、Mn等のVIIa族が用いられる。特に好まし
くはCuあるいはCoである。
The catalyst used in the present invention has one or more active metals introduced therein. The active metal may be any metal that is normally used for exhaust gas purification, such as Cu, Ag,
Ib group such as Au, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, P
Group VIII such as d and Pt, group VIa such as Cr and Mo, or group VIIa such as Mn are used. Particularly preferred is Cu or Co.

【0027】活性金属の導入方法は特に限定されず、含
浸担持法,蒸発乾固法,イオン交換法等の手法を用いる
ことができる。活性金属はゼオライト表面に担持された
状態でも高活性を示すが、ゼオライトのイオン交換サイ
トに存在する場合により高活性,高耐久性となる為に、
イオン交換法で活性金属を導入することが好ましい。イ
オン交換は、原料ゼオライトあるいは有機溶媒中でアル
コキシシラン処理されたゼオライトを、活性金属の塩を
含む水溶液中に混合し、攪拌、洗浄して行われる。
The method of introducing the active metal is not particularly limited, and an impregnation-supporting method, an evaporation-drying method, an ion exchange method or the like can be used. The active metal shows high activity even when it is supported on the surface of zeolite, but when it is present at the ion exchange site of the zeolite, it has high activity and high durability.
It is preferable to introduce the active metal by the ion exchange method. The ion exchange is performed by mixing the starting zeolite or the zeolite treated with alkoxysilane in an organic solvent into an aqueous solution containing a salt of an active metal, stirring and washing.

【0028】活性金属の塩としては、活性金属の塩化
物,硝酸塩,硫酸塩,酢酸塩等の塩が好適に用いられ
る。また、活性金属のアンミン錯塩等も好適に用い得
る。
As the active metal salt, salts of active metal chlorides, nitrates, sulfates, acetates and the like are preferably used. Further, an ammine complex salt of an active metal or the like can also be preferably used.

【0029】イオン交換の際の活性金属の添加量,濃
度,交換温度,時間等は特に限定されず、一般的に行わ
れている方法で良い。活性金属の添加量は、十分な活
性,耐久性を持たせる為には、原料ゼオライトあるいは
有機溶媒中でアルコキシシラン処理されたゼオライト中
のAlに対し、0.5〜20倍当量が好ましい。また、
イオン交換のスラリ−濃度は、通常行われる5〜50%
が好ましい。また、イオン交換温度、時間は、十分な活
性,耐久性を持たせる為に、室温〜100℃の温度、5
分〜3日の時間であることが好ましい。また、必要に応
じて、イオン交換操作を繰り返し行うこともできる。
The amount of active metal added, the concentration, the exchange temperature, the time, and the like at the time of ion exchange are not particularly limited, and a commonly used method may be used. In order to provide sufficient activity and durability, the amount of the active metal added is preferably 0.5 to 20 times equivalent to Al in the raw material zeolite or zeolite treated with alkoxysilane in an organic solvent. Also,
The ion exchange slurry concentration is usually 5 to 50%.
Is preferred. In addition, the ion exchange temperature and time are from room temperature to 100 ° C., 5 in order to have sufficient activity and durability.
Minutes to 3 days is preferred. Further, the ion exchange operation can be repeated if necessary.

【0030】以上の様にして、本発明で用いられる排ガ
ス浄化触媒を調製することができる。
As described above, the exhaust gas purifying catalyst used in the present invention can be prepared.

【0031】本発明で用いられる活性金属を導入した排
ガス浄化用触媒のSiO2/Al23モル比は、活性金
属導入前後で実質的に変化しない。また、排ガス浄化用
触媒の結晶構造も有機溶媒中でのアルコキシシラン処理
前後及びイオン交換前後で本質的に異なるものではな
い。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the exhaust gas-purifying catalyst containing the active metal used in the present invention does not substantially change before and after the introduction of the active metal. Also, the crystal structure of the exhaust gas purifying catalyst is not essentially different before and after the alkoxysilane treatment in the organic solvent and before and after the ion exchange.

【0032】本発明で用いられる排ガス浄化用触媒は、
粘土鉱物等のバインダーと混合し成形して使用すること
もできる。また、予め原料ゼオライトあるいは有機溶媒
中でアルコキシシラン処理したゼオライトを成形し、そ
の成形体を有機溶媒中でアルコキシシラン処理あるいは
活性金属を導入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ーとしては、カオリン,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である。あるいは、
バインダー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良い。また、コージェラ
イト製あるいは金属製のハニカム状基材に本発明で用い
られる排ガス浄化用触媒をウォッシュコートして用いる
こともできる。
The exhaust gas-purifying catalyst used in the present invention is
It can also be used by mixing with a binder such as clay mineral and molding. It is also possible to preform the raw material zeolite or zeolite that has been treated with an alkoxysilane in an organic solvent in advance, and subject the molded body to the alkoxysilane treatment or to introduce an active metal in the organic solvent. Binders used for forming zeolite are clay minerals such as kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, allophane, and sepiolite. Alternatively,
It may be a binderless zeolite molded product obtained by directly synthesizing a molded product without using a binder. Further, the exhaust gas-purifying catalyst used in the present invention can be wash-coated on a honeycomb-shaped substrate made of cordierite or metal.

【0033】この様にして調製された排ガス浄化触媒
は、窒素酸化物及び炭化水素を含む酸素過剰の排ガスと
接触させ、窒素酸化物除去を行う。本発明で用いられる
排ガスは、窒素酸化物及び炭化水素を含み酸素過剰であ
ることが必須であるが、一酸化炭素,水素,アンモニア
等が含まれている場合にも有効である。酸素過剰の排ガ
スとは、排ガス中に含まれる一酸化炭素,炭化水素,水
素を完全に酸化するのに必要な酸素量よりも過剰な酸素
が含まれていることを示す。例えば、自動車等の内燃機
関から排出される排ガスの場合には、空燃費が大きい状
態(リーン領域)である。
The exhaust gas purifying catalyst thus prepared is contacted with oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons to remove nitrogen oxides. It is essential that the exhaust gas used in the present invention contains nitrogen oxides and hydrocarbons and is in excess of oxygen, but it is also effective when it contains carbon monoxide, hydrogen, ammonia and the like. Exhaust gas in excess of oxygen means that excess oxygen is contained in excess of the amount of oxygen required to completely oxidize carbon monoxide, hydrocarbons and hydrogen contained in the exhaust gas. For example, in the case of exhaust gas emitted from an internal combustion engine of an automobile or the like, the air fuel consumption is high (lean region).

【0034】窒素酸化物を除去する際の空間速度、温度
等は特に限定されないが、空間速度100〜50000
0hr-1、温度200〜800℃であることが好まし
い。
The space velocity, temperature, etc. for removing nitrogen oxides are not particularly limited, but the space velocity is 100 to 50,000.
It is preferable that the temperature is 0 hr −1 and the temperature is 200 to 800 ° C.

【0035】[0035]

【実施例】以下、実施例において本発明を更に詳細に説
明する。しかし、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

【0036】実施例1 攪拌状態にある実容積2リットルのオーバーフロータイ
プの反応槽に、珪酸ソーダ水溶液(SiO2;250g
/リットル,Na2O;82g/リットル,Al23
2.8g/リットル)と、硫酸アルミニウム水溶液(A
23;8.8g/リットル,H2SO4;370g/リ
ットル)とをそれぞれ3リットル/hr,1リットル/
hrの速度で連続的に供給した。反応温度は30〜32
℃、排出されるスラリーのpHは6.7〜7.0であっ
た。
Example 1 A sodium silicate aqueous solution (SiO 2 ; 250 g) was placed in an overflow type reaction tank having an actual volume of 2 liters in a stirring state.
/ L, Na 2 O; 82 g / L, Al 2 O 3 ;
2.8 g / liter) and an aluminum sulfate aqueous solution (A
L 2 O 3 ; 8.8 g / liter, H 2 SO 4 ; 370 g / liter) and 3 liter / hr, 1 liter / hr, respectively.
It was continuously fed at a rate of hr. Reaction temperature is 30-32
C., the pH of the discharged slurry was 6.7 to 7.0.

【0037】排出スラリーを固液分離し十分水洗した
後、Na2O;0.75wt%,Al23;0.77w
t%,SiO2;36.1wt%,H2O;62.5wt
%の粒状無定形アルミノ珪酸塩均一化合物を得た。該均
一化合物2,860gと3.2wt%のNaOH水溶液
6,150gとをオートクレーブに仕込み、160℃で
72時間攪拌下で結晶化した。生成物を固液分離、水
洗、乾燥してZSM−5型ゼオライトを得た。化学分析
の結果、その組成は無水ベースにおける酸化物のモル比
で表わして次の組成を有していた。
After solid-liquid separation of the discharged slurry and sufficient washing with water, Na 2 O; 0.75 wt%, Al 2 O 3 ; 0.77 w
t%, SiO 2 ; 36.1 wt%, H 2 O; 62.5 wt
% Of granular amorphous aluminosilicate homogeneous compound was obtained. The homogenous compound (2,860 g) and 3.2 wt% NaOH aqueous solution (6,150 g) were charged into an autoclave, and crystallized at 160 ° C. for 72 hours with stirring. The product was subjected to solid-liquid separation, washed with water and dried to obtain ZSM-5 type zeolite. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0038】1.3Na2O,Al23,41SiO2 このゼオライト10gを、NH4Cl;2gを含む水溶
液100ccに添加し、60℃にて20時間攪拌した
後、洗浄、乾燥してアンモニウムイオン交換を行ない、
アンモニウム型ゼオライトを得た。
1.3Na 2 O, Al 2 O 3 , 41SiO 2 10 g of this zeolite was added to 100 cc of an aqueous solution containing 2 g of NH 4 Cl, stirred at 60 ° C. for 20 hours, washed, dried and ammonium. Ion exchange
An ammonium type zeolite was obtained.

【0039】このアンモニウム型ゼオライト;10g
を、反応容器に充填し、排気下、400℃で1時間前処
理を行い、ゼオライトに吸着しているH2O等を除去し
た。次いで、窒素雰囲気下で、テトラメトキシシランを
0.7%含有するトルエン;40ccを、反応容器中に
滴下した。その後117℃で1時間攪拌還流した。処理
したゼオライトは濾過した後、空気流通下で600℃、
1時間焼成した。処理したゼオライトのSiO2/Al2
3モル比は42であった。
This ammonium type zeolite: 10 g
Was charged in a reaction vessel and pretreated at 400 ° C. for 1 hour under exhaust to remove H 2 O and the like adsorbed on zeolite. Then, 40 cc of toluene containing 0.7% of tetramethoxysilane in a nitrogen atmosphere was dropped into the reaction vessel. Then, the mixture was stirred and refluxed at 117 ° C. for 1 hour. The treated zeolite is filtered and then air-circulated at 600 ° C,
It was baked for 1 hour. SiO 2 / Al 2 of treated zeolite
The O 3 molar ratio was 42.

【0040】テトラメトキシシラン処理したゼオライト
を、0.1mol/リットル酢酸銅水溶液41ccに添
加し、アンモニア水によりpH=10.5に調整し、室
温で20時間攪拌した後、洗浄し、Cuイオン交換操作
を行った。この操作を2回繰返した後、乾燥して触媒1
を得た。化学分析の結果、その組成は無水ベースにおけ
る酸化物のモル比で表わして次の組成を有していた。
Tetramethoxysilane-treated zeolite was added to 41 cc of 0.1 mol / liter copper acetate aqueous solution, pH was adjusted to 10.5 with aqueous ammonia, and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours, washed, and then Cu ion-exchanged. The operation was performed. After repeating this operation twice, it is dried to prepare the catalyst 1.
Got As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0041】0.94CuO,Al23,42SiO2 実施例2 アンモニウムイオン交換の代りにKイオン交換を行った
こと以外は実施例1と同様に行い、触媒2を調製した。
Kイオン交換は、ZSM−5型ゼオライト;10gを、
KCl;2.8gを含む水溶液100ccに添加し、6
0℃にて20時間攪拌した後、洗浄し、この操作を2回
繰返した後、乾燥して行った。
0.94CuO, Al 2 O 3 , 42SiO 2 Example 2 Catalyst 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that K ion exchange was carried out instead of ammonium ion exchange.
K ion exchange was carried out using ZSM-5 type zeolite;
KCl; added to 100 cc of an aqueous solution containing 2.8 g, 6
The mixture was stirred at 0 ° C. for 20 hours, washed, and this operation was repeated twice, and then dried.

【0042】テトラメトキシシラン処理したゼオライト
のSiO2/Al23モル比は42であった。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the tetramethoxysilane-treated zeolite was 42.

【0043】また、Cuイオン交換後の触媒2は、無水
ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組成を有
していた。
Further, the catalyst 2 after Cu ion exchange had the following composition represented by the molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0044】0.97CuO,0.14K2O,Al2
3,42SiO2 実施例3 テトラメトキシシランを含んだトルエン溶液の代りに、
テトラエトキシシランを0.9%含んだトルエンにより
処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして、触媒
3を調製した。
0.97CuO, 0.14K 2 O, Al 2 O
3, instead of the toluene solution containing 42SiO 2 Example 3 tetramethoxysilane,
A catalyst 3 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the treatment was performed with toluene containing 0.9% of tetraethoxysilane.

【0045】テトラエトキシシラン処理したゼオライト
のSiO2/Al23モル比は42であった。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the tetraethoxysilane-treated zeolite was 42.

【0046】また、Cuイオン交換後の触媒3は、無水
ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組成を有
していた。
Further, the catalyst 3 after Cu ion exchange had the following composition expressed by the molar ratio of oxides on a dry basis.

【0047】0.89CuO,Al23,42SiO2 実施例4 Cuイオン交換の代わりにCoイオン交換を行ったこと
以外は、実施例1と同様に行い、触媒4を調製した。C
oイオン交換は以下のように行った。
0.89CuO, Al 2 O 3 , 42SiO 2 Example 4 A catalyst 4 was prepared in the same manner as in Example 1 except that Co ion exchange was performed instead of Cu ion exchange. C
o Ion exchange was performed as follows.

【0048】テトラメトキシシラン処理したゼオライト
を、0.22mol/リットルの酢酸Co(II)水溶
液90ccに添加し、60℃で20時間攪拌した後、洗
浄し、Coイオン交換を行った。この操作を2回繰り返
した後、乾燥して触媒4を得た。
The tetramethoxysilane-treated zeolite was added to 90 cc of a 0.22 mol / liter aqueous solution of Co (II) acetate, and the mixture was stirred at 60 ° C. for 20 hours, washed, and Co ion-exchanged. This operation was repeated twice and then dried to obtain catalyst 4.

【0049】触媒4は、無水ベースにおける酸化物のモ
ル比で表わして次の組成を有していた。
Catalyst 4 had the following composition, expressed as the molar ratio of oxides on a dry basis.

【0050】1.43CoO,Al23,42SiO2 実施例5 実施例1〜4で得られた触媒1〜4を用いて触媒活性お
よび耐久性評価を行った。
1.43 CoO, Al 2 O 3 , 42SiO 2 Example 5 The catalysts 1 to 4 obtained in Examples 1 to 4 were used to evaluate catalytic activity and durability.

【0051】各触媒をプレス成形した後粉砕して12〜
20メッシュに整粒した。その2ccを常圧固定床流通
式反応管に充填し、リーンバーンエンジンの排ガスを模
擬したガス(表1)を空間速度120,000/hrで
流した。550℃で30分の前処理を行なった後、各温
度での定常浄化活性を測定した。定常浄化活性は、各温
度で1時間保持した後のNO浄化率とした。
Each catalyst is press-molded and then pulverized to 12 to
The size was adjusted to 20 mesh. 2 cc of the mixture was filled in a normal pressure fixed bed flow type reaction tube, and a gas simulating the exhaust gas of a lean burn engine (Table 1) was flowed at a space velocity of 120,000 / hr. After pretreatment at 550 ° C. for 30 minutes, the steady-state purification activity at each temperature was measured. The steady-state purification activity was the NO purification rate after holding at each temperature for 1 hour.

【0052】また、各触媒について、表1の組成のガス
を空間速度120,000/hrで流しながら800℃
で5時間耐久処理した。その後、上記と同様の方法で定
常浄化活性を測定し耐久性の試験を行なった。
For each catalyst, a gas having the composition shown in Table 1 was flowed at a space velocity of 120,000 / hr at 800 ° C.
Durable for 5 hours. Then, the steady-state purification activity was measured by the same method as described above, and the durability test was conducted.

【0053】得られた結果を表2に示す。The results obtained are shown in Table 2.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】[0055]

【表2】 [Table 2]

【0056】比較例1 実施例1において、テトラメトキシシラン処理を行わな
かったこと以外は実施例1と同様にして、Cu型ZSM
−5(比較触媒1)を得た。化学分析の結果、その組成
は無水ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組
成を有していた。
Comparative Example 1 A Cu-type ZSM was prepared in the same manner as in Example 1 except that the tetramethoxysilane treatment was not carried out.
-5 (Comparative Catalyst 1) was obtained. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0057】1.03CuO,Al23,41SiO2 比較例2 実施例1において、テトラメトキシシラン処理の際、溶
媒をトルエンに代えてH2Oを使用し、100℃で1時
間攪拌したこと以外は実施例1と同様にして、比較触媒
2を調製した。化学分析の結果、その組成は無水ベース
における酸化物のモル比で表わして次の組成を有してい
た。
1.03 CuO, Al 2 O 3 , 41 SiO 2 Comparative Example 2 In the treatment of tetramethoxysilane in Example 1, H 2 O was used instead of toluene as the solvent, and the mixture was stirred at 100 ° C. for 1 hour. Comparative catalyst 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except for the above. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0058】1.05CuO,Al23,42SiO2 比較例3 実施例4において、テトラメトキシシラン処理を行わな
かったこと以外は実施例4と同様にして、Co型ZSM
−5(比較触媒3)を得た。化学分析の結果、その組成
は無水ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組
成を有していた。
1.05 CuO, Al 2 O 3 , 42 SiO 2 Comparative Example 3 Co-type ZSM was carried out in the same manner as in Example 4 except that the tetramethoxysilane treatment was not carried out.
-5 (Comparative Catalyst 3) was obtained. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0059】1.40CoO,Al23,42SiO2 比較例4 比較例1、2及び3で得られた比較触媒1、2及び3を
用いて、実施例5と同様にして触媒活性および耐久性評
価を行った。得られた結果を表3に示す。
1.40 CoO, Al 2 O 3 , 42SiO 2 Comparative Example 4 Comparative catalysts 1, 2 and 3 obtained in Comparative Examples 1, 2 and 3 were used in the same manner as in Example 5 for catalytic activity and durability. The sex was evaluated. The results obtained are shown in Table 3.

【0060】[0060]

【表3】 [Table 3]

【0061】[0061]

【発明の効果】表2及び表3より明らかなように、本発
明の方法によれば、効率良く窒素酸化物を除去すること
ができ、触媒が高温で使用された後にも、効率良く窒素
酸化物を除去することができる。
As is clear from Tables 2 and 3, according to the method of the present invention, nitrogen oxides can be efficiently removed, and the nitrogen oxides can be efficiently oxidized even after the catalyst is used at a high temperature. Things can be removed.

【0062】[0062]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】有機溶媒中でアルコキシシラン処理され
た、SiO2/Al23モル比が少なくとも15以上で
あるゼオライトと、一種以上の活性金属とからなる触媒
を用いて、窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素過剰
の排ガスから窒素酸化物を除去する方法。
1. Nitrogen oxides and catalysts are prepared by using a catalyst which is alkoxysilane-treated in an organic solvent and has a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 and at least one active metal. A method for removing nitrogen oxides from an oxygen-rich exhaust gas containing a hydrocarbon.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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