JPH06226050A - 酸化窒素の処理方法及び処理装置 - Google Patents

酸化窒素の処理方法及び処理装置

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JPH06226050A
JPH06226050A JP5013179A JP1317993A JPH06226050A JP H06226050 A JPH06226050 A JP H06226050A JP 5013179 A JP5013179 A JP 5013179A JP 1317993 A JP1317993 A JP 1317993A JP H06226050 A JPH06226050 A JP H06226050A
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JP
Japan
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oxide
gas
carbon monoxide
nitric oxide
catalyst
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Application number
JP5013179A
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English (en)
Inventor
Takatoshi Nakahira
貴年 中平
Koji Moriya
浩二 守家
Ryo Enomoto
量 榎本
Katsutoshi Nakayama
勝利 中山
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Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択還元法において、還元ガスとしてメタン
等のより低級な炭化水素が使用でき、例えば家庭用燃焼
機器に対して使用した場合でも、機器を簡単で小さなも
のとして構成するだけで酸化窒素の還元処理(これは結
局、排ガスの除去・浄化につながる。)が可能で、且つ
従来より低い温度で選択還元反応をおこなうことができ
る酸化窒素の処理方法を得るとともに、この方法を採用
した酸化窒素の処理装置を得る。 【構成】 メタンとともに使用されて酸化窒素に対して
選択還元能を有する触媒に対して、還元ガスとしてのメ
タン等の炭化水素と一酸化炭素ガスを同時に供給して、
酸化窒素を還元する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジン、ボイラ等の
排ガス中に含有される酸化窒素の無害化を目的として採
用されている酸化窒素の処理方法及びその装置に関する
ものであり、さらに詳細には酸化窒素を還元ガスととも
に触媒に接触させて、窒素に還元する選択還元法を採用
した酸化窒素の処理方法及びこの方法を使用する酸化窒
素の処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の選択還元法は、酸素共存下の雰
囲気中で酸化窒素を窒素に還元(窒素と酸素に分解)す
るために提案されているものである。従来、この方法に
おいては、触媒としてCu−ゼオライト系化合物等が使
用され、還元ガスとしてプロパンやプロピレン等が使用
され、触媒反応部に前述の処理対象の酸化窒素と還元ガ
スを同時に供給し、酸化窒素を選択還元処理することに
よりこれを浄化する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前述の従
来技術においては、触媒としてCu−ゼオライト系化合
物を使用する場合は、還元ガスとしてカーボン数が3以
上の炭化水素を使用する必要があった。即ち、プロパン
やプロピレン等が還元ガスとして使用されるのである
が、例えばこれを家庭用燃焼機器に対して使用する場合
は、プロパンやプロピレン等のボンベをこの機器ととも
に備えておく必要があり、装置が複雑になるとともに、
機器に必要となる空間が大きくなる問題があった。さら
に、最近、カーボン数がより低いメタン等を還元ガスを
して使用できるガンマアルミナ等を触媒とする選択還元
方法が提案されているが、有効に反応を起こしうる温度
が依然高く(ガンマアルミナの場合は580℃程度)、
機器的には使用しにくいものであった。
【0004】そこで、本発明の目的は、選択還元法にお
いて、還元ガスとしてメタン等のより低級な炭化水素が
使用でき、例えば家庭用燃焼機器に対して使用した場合
でも、機器を簡単で小さなものとして構成するだけで酸
化窒素の還元処理(これは結局、排ガスの除去・浄化に
つながる。)が可能で、且つ従来より低い温度で選択還
元反応をおこなうことができる酸化窒素の処理方法を得
るとともに、この方法を採用した酸化窒素の処理装置を
得ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による酸化窒素の処理方法の特徴手段は、触媒
がガンマアルミナ(γ−Al23),酸化ジルコニウム
(ZrO2),酸化イットリウム(Y23),酸化ガリ
ウム(Ga23),酸化ランタン(La23),酸化亜
鉛(ZnO)の一種以上を含む金属酸化物もしくはジル
コニウム(Zr)、イットリウム(Y)、亜鉛(Zn)
から選ばれた一種以上の金属でイオン交換したシリコア
ルミノフォスフェートを主成分とする化合物であり、還
元ガスが炭化水素であり、炭化水素とともに一酸化炭素
ガスを供給して、酸化窒素を還元することにある。さら
に酸化窒素の処理装置としては、ガンマアルミナ(γ−
Al23),酸化ジルコニウム(ZrO2),酸化イッ
トリウム(Y23),酸化ガリウム(Ga23),酸化
ランタン(La23),酸化亜鉛(ZnO)の一種以上
を含む金属酸化物、もしくはジルコニウム(Zr)、イ
ットリウム(Y)、亜鉛(Zn)から選ばれた一種以上
の金属でイオン交換したシリコアルミノフォスフェート
を主成分とする化合物が配設される触媒反応部と、触媒
反応部に酸化窒素と炭化水素及び一酸化炭素を同時に供
給する供給手段とを備え、さらに触媒反応部を保温する
保温手段が設けられていることにあり、その作用・効果
は次の通りである。
【0006】
【作用】つまり本願の酸化窒素の処理方法を使用する場
合は、酸化窒素が反応部において、還元ガスとしての炭
化水素と一酸化炭素との共存下で、触媒の作用により、
炭化水素と反応し、窒素、二酸化炭素、水に変化する
(窒素については還元反応となっている)。この反応
は、酸素共存下においても選択的に進行する。ここで、
炭素数が従来のように3以上の炭化水素のみならず、メ
タン等の炭素の少ない炭化水素を還元ガスとして使用す
る場合もその反応が進行する。さらに、この選択還元反
応は、一酸化炭素が供給される場合とされない場合とを
比較すると、一酸化炭素があるほうが低温かつ高効率で
発生する(図2参照)。
【0007】一方、本願の酸化窒素の処理装置を使用す
る場合は、供給手段により触媒反応部に酸化窒素および
炭化水素が供給され、前述の還元反応が行なわれる。つ
まり、一例として排ガス中のNOあるいはNO2と、加
えられた炭化水素(例えばメタン)は触媒上で以下の反
応(例えば化1、化2)を引き起こす。
【0008】
【化1】4NO+CH4→2N2+CO2+2H2
【0009】
【化2】2NO2+CH4→N2+CO2+2H2O この反応により、NOxは還元され、N2とCO2とH2
Oに無害化される。
【0010】
【発明の効果】従って、炭化水素としてメタンを使用で
きることから、都市ガスを燃料とした燃料機器にて起用
しやすく、またプロパンボンベ等を使用する必要がない
ため、省スペースであり、安全性の高い排ガス浄化シス
テムを提供できる。また、従来より低温で浄化をおこな
うことができ、結果メタンを燃料とする燃焼機器にも適
応しやすいものを得ることができた。
【0011】
【実施例】本願の実施例を図面に基づいて説明する。図
1には本願の発明をガスエンジンヒートポンプに適応す
る場合の燃焼・排気系1の構成が示されている。このガ
スエンジンヒートポンプのガスエンジン2は燃料ガス供
給路3及び燃焼空気供給路4よりそれぞれ燃料ガスpと
燃焼用空気aが供給される。そして、ガスエンジン2内
の燃焼により発生する酸化窒素を含有する排気ガスgが
排気路5へ放出される。この排気路5には、この系にペ
レット状に成形されたガンマアルミナ(γ−Al23
を主成分とする化合物が配設されている触媒反応部6が
介装されており、この触媒反応部6に一酸化炭素ガスを
供給する一酸化炭素ガス供給路60が備えられている。
また使用に際して、この触媒反応部6を反応に適した温
度に維持する保温手段としての保温装置8が、触媒反応
部6の周部に設置されている。従って、触媒反応部6は
排ガスgの保有する熱と、保温装置8により反応に適当
な温度に保たれる(ここで、ガスエンジンによる排気ガ
スの温度が充分に高い場合は、この保温装置8は必要と
されることはない。)。一方、図示するようにガスエン
ジン2をバイパスして還元ガスである燃料ガスpを燃料
ガス供給路3から直接排気路5へ導くバイパス路9が設
けられている。このバイパス路9にはマスフローコント
ローラといった流量制御器10が配設されており、バイ
パス路9より排ガスgに供給される還元ガス(燃料ガ
ス)の量(排ガスに対する還元ガスの量)が制御され
る。そして運転状態において、酸化窒素を含有する排ガ
スは、触媒反応部6を通過することにより浄化されて排
気側7へ排出される。この構造において、排気路5、バ
イパス路9、流量制御器10、一酸化炭素ガス供給路6
0は、触媒反応部6に酸化窒素及び還元ガスと一酸化炭
素ガスを同時に供給する。そこで、この機構を供給手段
と呼ぶ。
【0012】以下に上述の燃焼・排気系1の作動につい
て説明する。先ず、燃料ガス(これは還元ガスとしても
働く。)として、メタン(13A都市ガス)を採用した
場合の例について以下に説明する。前述のガスエンジン
2を理論空燃比より酸素過剰(λ>1)な状態で燃焼さ
せ、この排熱と保温装置8により触媒反応部6の温度を
550℃付近に維持する。
【0013】実験時の条件 NOx濃度 500 ppm 還元ガス メタン(13A)
2500ppm 一酸化炭素 1%添加及び添加な
し 酸素 10% 水 9.6% 二酸化炭素 6% SV値(ガス流量/反応部容積) 10000h-1
【0014】上記の酸化窒素の還元処理方法に於ける、
反応温度と酸化窒素の還元性能との関係を、図2に基づ
いて説明する。 (1)温度変化に伴う還元性能の変化 図2は、縦軸がNOxの濃度を、横軸が反応部の温度を
示している。一酸化炭素を添加した場合のNOx濃度の
変化が実線で、一酸化炭素を添加しない場合のNOx濃
度の変化が破線で示されている。結果、触媒反応部の昇
温に伴いNOxの減少がみられ、窒素が排出された。図
2に示すように、一酸化炭素ガスを供給したものとしな
いものとを比較すると、前者のほうが高効率でNOx除
去をおこなう反応温度域が低温側に広がっており、さら
に、除去率自体の向上している。即ち、COの添加によ
り低温での活性の向上が見られる。従って、温度を40
0〜700℃の領域に保つことにより、NOxの浄化を
行うことができる。この触媒の浄化最適温度は450〜
700℃であり、比較的低温の排ガスの機器に適用しや
すい。一方、メタン以外の炭化水素で炭素数の多いもの
においても、この反応はおこる。
【0015】〔別実施例〕本願の別実施例を以下に箇条
書きする。 (イ)上述の実施例においては、触媒としてのガンマア
ルミナ(γ−Al23)の例を示したが、酸化ジルコニ
ウム(ZrO2),酸化イットリウム(Y23),酸化
ガリウム(Ga23),酸化ランタン(La23),酸
化亜鉛(ZnO)の一種以上を含む金属酸化物、もしく
はジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、亜鉛
(Zn)から選ばれた一種以上の金属でイオン交換した
シリコアルミノフォスフェートを主成分とする化合物で
あってもよい。
【0016】(ロ)前述の実施例においては、触媒をペ
レット状のまま酸化窒素を含むガス中に配設したが、こ
れはハニカム状等いかなる形状に成形して使用してもよ
い。
【0017】(ハ)さらに、上記の実施例においては、
ガスエンジンを備えた燃焼・排気系1に於ける酸化窒素
の処理についてその実施例を示したが、本願の方法はプ
ラントに於ける酸化窒素の処理等、いかなる場合に対し
ても使用することができる。また、実施例においても還
元ガスとガスエンジンに供給される燃料ガスが異なるも
のであってもよい。さらに、流量制御器としてはマスフ
ローコントローラの他、ニードルバルブ、キャピラリ等
も採用できる。
【0018】(ニ)さらに、一酸化炭素ガスの供給構成
としては以下のようなものも考えられる。即ち、理論空
燃比よりも酸素過剰(γ>1)で燃焼させる燃焼器(内
燃機関含む)を不完全燃焼させ、排ガス中に一酸化炭素
を(1000〜10000ppm)含ませておき、その
煙道(排気路)に、必要があれば燃料側から流量制御器
を通して、適量の炭化水素を排ガス中に混入する。即
ち、選択還元反応に必要な一酸化炭素ガスを燃焼器の不
完全燃焼により供給する。この構成を図3に示す。さら
に、燃焼器が完全燃焼する場合には添加した炭化水素を
不完全燃焼させる一酸化炭素生成触媒を配して排ガス中
に一酸化炭素を含ませておき、これを触媒反応部に供給
して触媒に接触させることによって、排ガス中のNOx
を除去する。この構成を図4に示す。一酸化炭素生成触
媒としてはゼオライト系触媒等がある。
【0019】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の排ガス浄化装置の構成を示す図
【図2】還元ガスとしてメタンを使用した場合の酸化窒
素の還元状態を示す図
【図3】燃焼器を不完全燃焼して酸化窒素を処理する例
を示す図
【図4】炭化水素に対する不完全燃焼触媒を触媒反応部
の前に配置した例を示す図
【符号の説明】
6 触媒反応部 8 保温手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 勝利 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化窒素を還元ガスとともに触媒に接触
    させて、前記酸化窒素を窒素に還元する選択還元法によ
    る酸化窒素の処理方法であって、 前記触媒がガンマアルミナ(γ−Al23),酸化ジル
    コニウム(ZrO2),酸化イットリウム(Y23),
    酸化ガリウム(Ga23),酸化ランタン(La
    23),酸化亜鉛(ZnO)の一種以上を含む金属酸化
    物もしくはジルコニウム(Zr)、イットリウム
    (Y)、亜鉛(Zn)から選ばれた一種以上の金属でイ
    オン交換したシリコアルミノフォスフェートを主成分と
    する化合物であり、前記還元ガスが炭化水素であり、前
    記炭化水素とともに一酸化炭素ガスを供給して、前記酸
    化窒素を還元する酸化窒素の処理方法。
  2. 【請求項2】 炭素系燃料を燃料とするとともに前記酸
    化窒素を発生する燃焼装置において、燃焼を不完全に起
    こさせて前記一酸化炭素を生成させ、選択還元反応部位
    に供給する請求項1記載の酸化窒素の処理方法。
  3. 【請求項3】 供給される前記一酸化炭素が、前記還元
    ガスとしての炭化水素を不完全燃焼触媒により触媒燃焼
    させて生成され、選択還元反応部位に供給される請求項
    1記載の酸化窒素の処理方法。
  4. 【請求項4】 ガンマアルミナ(γ−Al23),酸化
    ジルコニウム(ZrO2),酸化イットリウム(Y
    23),酸化ガリウム(Ga23),酸化ランタン(L
    23),酸化亜鉛(ZnO)の一種以上を含む金属酸
    化物、もしくはジルコニウム(Zr)、イットリウム
    (Y)、亜鉛(Zn)から選ばれた一種以上の金属でイ
    オン交換したシリコアルミノフォスフェートを主成分と
    する化合物が配設される触媒反応部(6)と、前記触媒
    反応部に酸化窒素と炭化水素及び一酸化炭素を同時に供
    給する供給手段とを備え、さらに前記触媒反応部(6)
    を保温する保温手段(8)が設けられている酸化窒素の
    処理装置。
JP5013179A 1993-01-29 1993-01-29 酸化窒素の処理方法及び処理装置 Pending JPH06226050A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08103624A (ja) * 1994-10-06 1996-04-23 Yamaha Motor Co Ltd 排気ガスの処理方法及び処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08103624A (ja) * 1994-10-06 1996-04-23 Yamaha Motor Co Ltd 排気ガスの処理方法及び処理装置

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