JPH06235318A - Exhaust emission control method - Google Patents

Exhaust emission control method

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Publication number
JPH06235318A
JPH06235318A JP5043190A JP4319093A JPH06235318A JP H06235318 A JPH06235318 A JP H06235318A JP 5043190 A JP5043190 A JP 5043190A JP 4319093 A JP4319093 A JP 4319093A JP H06235318 A JPH06235318 A JP H06235318A
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JP
Japan
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exhaust gas
hydrocarbon
nitrogen oxides
hydrocarbons
gas purification
Prior art date
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Pending
Application number
JP5043190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Seiji Makino
誠二 牧野
Nobuyuki Matsumura
信之 松村
Takeshi Taguchi
豪 田口
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Riken Corp filed Critical Riken Corp
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Publication of JPH06235318A publication Critical patent/JPH06235318A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide exhaust emission control method which can effectively remove oxygen nitrides contained in exhaust gas of a Diesel engine. CONSTITUTION:A porous exhaust gas purification material 3 is arranged on the way of an exhaust gas flow passage. Liquefied hydrocarbon is atomized on an upstream side of the exhaust gas purification material 3, and then oxygen nitrides are reduced and removed. In such exhaust emission control method, the hydrocarbon is atomized by means of a hydrocarbon atomization device 4 with grain sizes being 5 to 50mum in diameter.

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、自動車エンジン等の内
燃機関より排出される排ガスを浄化する方法に関し、特
に、ディーゼルエンジン等の排ガス中に含まれる窒素酸
化物を効果的に還元除去することができる排ガス浄化方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to effectively reducing and removing nitrogen oxides contained in the exhaust gas such as a diesel engine. The present invention relates to an exhaust gas purification method capable of performing

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
地球規模の環境汚染が問題となってきているが、中でも
大気汚染は深刻であり、大気中の窒素酸化物による光化
学スモッグや、酸性雨等の問題が未解決のまま残ってい
る。特に大都市圏における窒素酸化物による大気汚染は
深刻なものであり、対策が急務となっている。窒素酸化
物の発生源としては、自動車のエンジン、とりわけディ
ーゼルエンジンや、大型の燃焼装置(たとえばコジェネ
レーション用内燃機関)等が挙げられる。
2. Description of the Related Art In recent years,
Global environmental pollution has become a problem, but air pollution is particularly serious, and problems such as photochemical smog due to nitrogen oxides in the atmosphere and acid rain remain unsolved. Air pollution caused by nitrogen oxides is particularly serious in metropolitan areas, and countermeasures are urgently needed. Examples of sources of nitrogen oxides include automobile engines, especially diesel engines, and large combustion devices (for example, internal combustion engines for cogeneration).

【0003】排ガス中の窒素酸化物を除去する方法に
は、たとえばガソリンエンジンの排ガスに対しては、い
わゆる3元触媒を用いる方法があり、また、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、排ガ
スにアンモニアを混入し、これにより排ガス中の窒素酸
化物を還元する選択的接触還元法がある。
As a method of removing nitrogen oxides in exhaust gas, for example, for exhaust gas of a gasoline engine, there is a method of using a so-called three-way catalyst, and a large-scale fixed combustion device (large combustion in a factory or the like). For example, there is a selective catalytic reduction method in which ammonia is mixed into the exhaust gas to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0004】しかしながら、ディーゼルエンジンから排
出される排ガスのように、酸素濃度が比較的高い排ガス
に対しては、ガソリンエンジンの排ガス浄化に用いられ
る3元触媒方式では効率のよい窒素酸化物の除去は行え
ない。また、排ガスにアンモニアを混入して窒素酸化物
を還元除去する方法は、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、一般に装置が大型
になること等の問題点があり、自動車等の移動する排ガ
ス発生源には適用できない。
However, for exhaust gas having a relatively high oxygen concentration such as exhaust gas emitted from a diesel engine, nitrogen oxides can be removed efficiently by the three-way catalyst system used for purifying exhaust gas of a gasoline engine. I can't do it. In addition, the method of reducing and removing nitrogen oxides by mixing ammonia in the exhaust gas, ammonia is expensive,
Further, ammonia has problems that it is toxic and that the device is generally large in size, so it cannot be applied to a moving exhaust gas source such as an automobile.

【0005】したがって、ディーゼルエンジンの排ガス
等にみられるような酸素濃度が比較的高い排ガス中の窒
素酸化物を低減(除去)する新規な方法の確立が望まれ
ており、これまでに様々な試みがなされてきた。
Therefore, it has been desired to establish a new method for reducing (removing) nitrogen oxides in exhaust gas having a relatively high oxygen concentration such as found in exhaust gas of diesel engines, and various attempts have been made so far. Has been done.

【0006】特に最近では、複合無機酸化物等の窒素酸
化物除去触媒を用い、軽油や灯油等の液状炭化水素や、
プロパンやアセチレン等の気体炭化水素を排ガス中に添
加することで窒素酸化物を還元し、排ガス浄化を行う方
法(自動車技術会春期講演会論文921056や、第1
0回内燃機関合同シンポジウム講演論文集253頁〜2
58頁)がある。ディーゼルエンジンの排ガス中の窒素
酸化物を除去する方法として、炭化水素と還元触媒によ
る窒素酸化物の除去方法が公知の事実となっている。し
かしながら、実際のエンジンに組み付けた時に、窒素酸
化物の除去性能がまだ十分ではなく、この方法による窒
素酸化物除去は実用の域に未だに達していない。
Particularly recently, liquid hydrocarbons such as light oil and kerosene and nitrogen oxide removing catalysts such as complex inorganic oxides have been used.
A method of purifying exhaust gas by reducing nitrogen oxides by adding gaseous hydrocarbons such as propane and acetylene to the exhaust gas (Jpn.
0th Internal Combustion Engine Joint Symposium Proceedings pp. 253-2
58). As a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas of a diesel engine, a method for removing nitrogen oxides by using a hydrocarbon and a reducing catalyst has been known. However, when it is installed in an actual engine, the nitrogen oxide removal performance is not yet sufficient, and the nitrogen oxide removal by this method has not yet reached the practical range.

【0007】したがって本発明の目的は、ディーゼルエ
ンジンの排ガス等に含まれる窒素酸化物を効果的に除去
することができる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 provide an exhaust gas purification method capable of effectively removing nitrogen oxides contained in exhaust gas of a diesel engine and the like.

【0008】[0008]

【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、耐熱性を有し、窒素酸化物還元触
媒を担持した多孔質の排ガス浄化材を排ガス導管の途中
に設置し、排ガス浄化材の上流側の特定の位置で、液状
炭化水素を特定の粒径になるように噴霧してやれば、導
入した炭化水素により排ガス中の窒素酸化物を効率良く
還元除去できることを発見し、本発明を完成した。
As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventor has found that a porous exhaust gas purifying material having heat resistance and carrying a nitrogen oxide reduction catalyst is installed in the middle of an exhaust gas conduit. However, it was discovered that if the liquid hydrocarbon was sprayed at a specific position on the upstream side of the exhaust gas purifying material so as to have a specific particle size, nitrogen oxide in the exhaust gas could be efficiently reduced and removed by the introduced hydrocarbon. The present invention has been completed.

【0009】すなわち、排ガスの流路の途中に多孔質の
排ガス浄化材を設置し、前記排ガス浄化材の上流側で液
状炭化水素を噴霧して窒素酸化物を還元除去する本発明
の排ガス浄化方法は、炭化水素噴霧装置によって炭化水
素を直径5〜50μmの微粒子に噴霧することを特徴と
する。
That is, the exhaust gas purifying method of the present invention in which a porous exhaust gas purifying material is installed in the middle of the exhaust gas flow path, and liquid hydrocarbons are sprayed on the upstream side of the exhaust gas purifying material to reduce and remove nitrogen oxides. Is characterized in that a hydrocarbon spraying device sprays hydrocarbons to fine particles having a diameter of 5 to 50 μm.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説
明する。図1は本発明の方法で用いる排ガス浄化装置の
一例を示す模式図である。排ガス浄化装置1は、排ガス
導管2の途中に設置された耐熱性の多孔質の排ガス浄化
材3と、排ガス浄化材3の上流側で排ガス中に炭化水素
を噴霧する装置4と、噴霧装置4に接続された炭化水素
供給制御装置5と、供給制御装置5に接続された炭化水
素タンク6と、浄化材入口部の排ガス温度を測定する温
度センサー7とを有する。
The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an exhaust gas purifying apparatus used in the method of the present invention. The exhaust gas purification apparatus 1 includes a heat-resistant porous exhaust gas purification material 3 installed in the middle of the exhaust gas conduit 2, an apparatus 4 for spraying hydrocarbons into the exhaust gas on the upstream side of the exhaust gas purification material 3, and a spraying apparatus 4 And a hydrocarbon tank 6 connected to the supply control device 5, and a temperature sensor 7 for measuring the exhaust gas temperature at the purification material inlet.

【0011】本発明においては、炭化水素の噴霧装置4
は、噴霧ノズルにより構成される。噴霧装置4の噴霧口
から浄化材までの距離を100〜1000mmになるよ
うに、噴霧装置4が設置される。噴霧口から浄化材まで
の距離が1000mmを越えると、噴出される炭化水素
が浄化材に到達する前に熱分解し、窒素酸化物の還元除
去率が低下する。また、この距離が100mm未満であ
ると、噴霧される炭化水素が十分に広がることが出来
ず、浄化材の中心部に集中するために、浄化材の利用効
率が悪い。噴霧口から浄化材までの距離を200〜60
0mmとするのが好ましく、特に200〜400mmと
するのが好ましい。ノズルを構成する材料として、ステ
ンレス、セラミックス等の耐熱性材料が挙げられる。
In the present invention, the hydrocarbon spraying device 4 is used.
Is composed of a spray nozzle. The spraying device 4 is installed so that the distance from the spraying port of the spraying device 4 to the purification material is 100 to 1000 mm. If the distance from the spray port to the purification material exceeds 1000 mm, the hydrocarbons ejected are thermally decomposed before reaching the purification material, and the reduction rate of nitrogen oxides is reduced. If this distance is less than 100 mm, the sprayed hydrocarbons cannot spread sufficiently and are concentrated in the central portion of the purification material, so that the utilization efficiency of the purification material is poor. The distance from the spray port to the purification material is 200-60
It is preferably 0 mm, and particularly preferably 200 to 400 mm. Examples of the material forming the nozzle include heat resistant materials such as stainless steel and ceramics.

【0012】炭化水素供給制御装置5は、炭化水素タン
ク6にある炭化水素を炭化水素噴霧装置4に供給する装
置である。本発明では、供給方法として、圧縮空気を炭
化水素噴霧装置4のノズルに供給し、ノズルでの空気流
によって炭化水素を噴霧する二流体噴霧方式を用いる。
The hydrocarbon supply control device 5 is a device for supplying the hydrocarbons in the hydrocarbon tank 6 to the hydrocarbon spraying device 4. In the present invention, as a supply method, a two-fluid spraying method is used in which compressed air is supplied to the nozzle of the hydrocarbon spraying device 4 and the hydrocarbon is sprayed by the air flow at the nozzle.

【0013】浄化材3に添加される炭化水素はできるだ
け微細な粒子とし、噴霧装置4によって微粒化される炭
化水素粒子の直径を5〜50μmにする。炭化水素粒子
の直径が50μmを越えると、炭化水素が完全に反応で
きず、窒素酸化物の還元率が低下する。また、炭化水素
粒子の直径を5μm未満にするには、技術的には困難で
ある。好ましい炭化水素粒子の直径は5〜20μmであ
る。なお、ここで言う炭化水素粒子の直径とは粒子分布
の50%代表粒子径を指すものとする。
The hydrocarbon added to the purifying material 3 is as fine particles as possible, and the diameter of the hydrocarbon particles atomized by the spraying device 4 is 5 to 50 μm. If the diameter of the hydrocarbon particles exceeds 50 μm, the hydrocarbons cannot completely react and the reduction rate of nitrogen oxides decreases. Further, it is technically difficult to reduce the diameter of the hydrocarbon particles to less than 5 μm. The preferable diameter of the hydrocarbon particles is 5 to 20 μm. It should be noted that the diameter of the hydrocarbon particles referred to here means the 50% representative particle diameter of the particle distribution.

【0014】炭化水素の微粒化を達成するように噴霧装
置4のノズルの構造を適宜工夫する。用いる炭化水素に
より多少の変更はあるが、ノズルのオリフィス径を0.
1〜2.2mm程度とする。オリフィス径が2.2mm
を越えると、細かい炭化水素粒子が得られず、また、オ
リフィス径が0.1mm未満であると、必要な炭化水素
流量が得られない。好ましいノズルのオリフィス径は
0.5〜2mmとし、特に好ましくは0.5〜1.5m
mとする。また、炭化水素供給装置5では、圧縮空気の
圧力を98〜980KPaとして空気を吐出させるのが
よい。圧縮空気の圧力が98KPa未満であると、炭化
水素粒子が細かくならず、980KPaを越えると、噴
霧される炭化水素が浄化材に均一に分散できず、窒素酸
化物の還元率が低下する。好ましい圧縮空気の圧力は1
50〜300KPaである。
The structure of the nozzle of the spraying device 4 is appropriately devised so as to achieve atomization of hydrocarbons. Although there are some changes depending on the hydrocarbon used, the orifice diameter of the nozzle is set to 0.
It is about 1 to 2.2 mm. Orifice diameter is 2.2 mm
If it exceeds, fine hydrocarbon particles cannot be obtained, and if the orifice diameter is less than 0.1 mm, the required hydrocarbon flow rate cannot be obtained. The orifice diameter of the nozzle is preferably 0.5 to 2 mm, particularly preferably 0.5 to 1.5 m.
m. Further, in the hydrocarbon supply device 5, it is preferable that the pressure of the compressed air is 98 to 980 KPa and the air is discharged. If the pressure of the compressed air is less than 98 KPa, the hydrocarbon particles will not become fine, and if it exceeds 980 KPa, the sprayed hydrocarbons cannot be uniformly dispersed in the purification material, and the reduction rate of nitrogen oxides will decrease. The preferred compressed air pressure is 1
It is 50 to 300 KPa.

【0015】次に、排ガス浄化材3について説明する。
本発明で用いる排ガス浄化材は触媒活性種を担持した多
孔質無機酸化物を成形体にコートしてなる。排ガス浄化
装置1内に設置する浄化材3の成形体としては、耐熱
性、耐衝撃性等に優れた多孔質のセラミック製や金属製
の多孔質の成形体を用いる。また、多孔質のペレット状
物、粒状物、又は耐熱性の繊維状物をケーシングに充填
した浄化材であってもよい。耐久性等を考えるとセラミ
ック製の成形体を用いるのがよく、製造の容易さ等を考
えると、フォーム型やハニカム型の成形体を用いるのが
好ましい。
Next, the exhaust gas purifying material 3 will be described.
The exhaust gas purifying material used in the present invention is obtained by coating a molded body with a porous inorganic oxide carrying a catalytically active species. As the molded body of the purification material 3 installed in the exhaust gas purification apparatus 1, a porous ceramic or metal porous molded body having excellent heat resistance and impact resistance is used. Further, it may be a purifying material in which a casing is filled with a porous pellet, a granular material, or a heat resistant fibrous material. It is preferable to use a ceramic molded body in consideration of durability and the like, and it is preferable to use a foam-type or honeycomb-type molded body in view of ease of manufacturing.

【0016】成形体を形成するセラミックスとしては、
アルミナ、シリカ、ジルコニア、シリカ−アルミナ、ア
ルミナ−ジルコニア、アルミナ−チタニア、シリカ−チ
タニア、シリカ−ジルコニア、チタニア−ジルコニア、
ムライト、コージェライト等を用いることができる。好
ましいセラミック材としてはコージェライト、ムライ
ト、アルミナ及びその複合体等が挙げられる。
As the ceramics forming the molded body,
Alumina, silica, zirconia, silica-alumina, alumina-zirconia, alumina-titania, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia,
Mullite, cordierite or the like can be used. Preferred ceramic materials include cordierite, mullite, alumina and composites thereof.

【0017】排ガスが浄化材内を通過する際に、排ガス
中の窒素酸化物と排ガス中に微粒状に添加されガス化し
た炭化水素とが反応し、窒素酸化物が還元除去される
が、この還元反応を効果的に進行させるためには、浄化
材として、圧力損失が許容範囲内にあるとともに、ガス
との接触面積が大きいものを用いるのが好ましく、この
点で、浄化材の空孔率は20〜90%であるのが好まし
い。空孔率が20%未満であると浄化材内を排ガスが通
過しにくくなり、窒素酸化物の還元反応を助長できず窒
素酸化物の除去率が低下する。また、90%を超えるも
のとすると、浄化材の強度が低下し、また排ガスがあま
りにも容易に通過してしまうので、やはり窒素酸化物の
除去率を低下させる。
When the exhaust gas passes through the purifying material, the nitrogen oxides in the exhaust gas react with the hydrocarbons finely added and gasified in the exhaust gas to reduce and remove the nitrogen oxides. In order to effectively proceed the reduction reaction, it is preferable to use a purifying material that has a pressure loss within an allowable range and a large contact area with the gas. Is preferably 20 to 90%. If the porosity is less than 20%, it becomes difficult for the exhaust gas to pass through the purification material, the reduction reaction of nitrogen oxides cannot be promoted, and the removal rate of nitrogen oxides decreases. On the other hand, if it exceeds 90%, the strength of the purifying material decreases, and the exhaust gas passes through too easily, so that the nitrogen oxide removal rate also decreases.

【0018】特に、浄化材をハニカム型の成形体とする
場合には、空孔率を30〜80%とするのがよい。また
そのときの孔径は0.5〜3μmとするのがよい。な
お、孔径が3μmを超えると、排ガスとの接触面積が小
さくなりすぎ、還元効率が低下する。
In particular, when the purification material is a honeycomb type molded body, the porosity is preferably 30 to 80%. The pore size at that time is preferably 0.5 to 3 μm. If the pore diameter exceeds 3 μm, the contact area with the exhaust gas becomes too small and the reduction efficiency decreases.

【0019】本発明では、排ガス浄化材3として、上述
した材料からなるセラミック成形体表面上に、さらに、
多孔質のセラミック層を設けたものを使用する。多孔質
のセラミック層としては、シリカ、アルミナ、チタニ
ア、ジルコニア、チタニア−アルミナ、シリカ−アルミ
ナ、ジルコニア−アルミナ、シリカ−チタニア、シリカ
−ジルコニア、チタニア−ジルコニア等が挙げられる。
特にγ−アルミナ又はその複合無機酸化物か、ジルコニ
ア、チタニア、チタニア−ジルコニア等の無機酸化物セ
ラミック材を用いるのが好ましい。
In the present invention, as the exhaust gas purifying material 3, on the surface of the ceramic molded body made of the above-mentioned material,
The one provided with a porous ceramic layer is used. Examples of the porous ceramic layer include silica, alumina, titania, zirconia, titania-alumina, silica-alumina, zirconia-alumina, silica-titania, silica-zirconia, titania-zirconia and the like.
In particular, it is preferable to use γ-alumina or its composite inorganic oxide, or an inorganic oxide ceramic material such as zirconia, titania, titania-zirconia.

【0020】多孔質で表面積の大きいセラミック層を成
形体の表面上に形成することにより、排ガスに対する浄
化材の接触面積が大きくなり、もって排ガス中の窒素酸
化物と、排ガス中に添加した炭化水素とが効果的に反応
することになる。また、その反応温度領域も広くなり、
より良好な窒素酸化物の浄化が可能となる。
By forming a porous ceramic layer having a large surface area on the surface of the molded body, the contact area of the purifying material with the exhaust gas is increased, so that the nitrogen oxides in the exhaust gas and the hydrocarbons added to the exhaust gas are increased. And will react effectively. Also, the reaction temperature range becomes wider,
Better purification of nitrogen oxides is possible.

【0021】多孔質セラミック成形体の表面に多孔質セ
ラミックス層を形成する方法はいくつかあるが、公知の
ウォッシュコート法やゾル−ゲル法によるのがよい。
There are several methods for forming the porous ceramic layer on the surface of the porous ceramic molded body, but the well-known wash coating method or sol-gel method is preferable.

【0022】さらに、本発明では、上述した排ガス浄化
材に以下に記す金属またはその化合物を触媒活性種とし
て担持する。触媒活性種としては、銅、銀等が主成分と
して挙げられる。それ以外に、(a) アルカリ金属元素、
(b) 周期表のIB族、IIB族、VA族、VIA族、VII A
族、VIII族の遷移金属、(c) 希土類元素等から選ばれた
一つ又は二つ以上の元素を使用することができる。この
ような構成の触媒活性種を用いると、炭化水素と窒素酸
化物間の反応を促進し、効果的な窒素酸化物の低減を広
い温度範囲で行うことができる。
Further, in the present invention, the above-mentioned exhaust gas purifying material carries the following metals or their compounds as catalytically active species. Examples of the catalytically active species include copper and silver as main components. Other than that, (a) alkali metal elements,
(b) Periodic Table IB, IIB, VA, VIA, VIIA
One or more elements selected from Group C, Group VIII transition metals, (c) rare earth elements and the like can be used. By using the catalytically active species having such a structure, the reaction between the hydrocarbon and the nitrogen oxide can be promoted, and the effective reduction of the nitrogen oxide can be performed in a wide temperature range.

【0023】上述した触媒活性種を担持する方法として
は、公知の含浸法、沈澱法等により直接多孔質の成形体
に担持する方法と、成形体上に設けた多孔質無機酸化物
層に触媒活性種を担持させる方法、及び触媒活性種を担
持した多孔質無機酸化物を成形体上にコートする方法等
がある。
As a method of supporting the above-mentioned catalytically active species, a method of directly supporting it on a porous molded body by a known impregnation method, a precipitation method or the like, or a catalyst on a porous inorganic oxide layer provided on the molded body There are a method of supporting an active species, a method of coating a molded body with a porous inorganic oxide carrying a catalytically active species, and the like.

【0024】次に、図1に示した排ガス浄化装置1を用
いた排ガス浄化方法を説明する。本発明では、エンジン
から排気口に連通する排ガス導管2の途中に、上述した
排ガス浄化材3を設置し、浄化材3の排ガス上流側の部
分で、排ガス中に炭化水素を噴霧する。
Next, an exhaust gas purification method using the exhaust gas purification apparatus 1 shown in FIG. 1 will be described. In the present invention, the above-mentioned exhaust gas purifying material 3 is installed in the middle of the exhaust gas conduit 2 communicating from the engine to the exhaust port, and hydrocarbon is sprayed into the exhaust gas at the exhaust gas upstream side of the purifying material 3.

【0025】本発明では、還元材として炭化水素を用い
る。特に、標準状態で液体状態の炭化水素で、沸点が9
0〜350℃の留分が好ましい。具体的には、灯油、軽
油、セタン、ヘプタン等が挙げられる。350℃を超す
沸点を有する炭化水素を用いると、通常のエンジン運転
状況における排ガスの温度では炭化水素が気化しにく
く、窒素酸化物の還元反応があまり進行しない。好まし
くは、沸点が160〜340℃となる炭化水素を用い
る。実用性等を考えると、特に軽油を用いるのがよい。
なお、エタノール等の含酸素有機化合物も用いることが
できる。
In the present invention, hydrocarbon is used as the reducing agent. In particular, it is a hydrocarbon in a liquid state in the standard state and has a boiling point of 9
Fractions from 0 to 350 ° C are preferred. Specific examples include kerosene, light oil, cetane, heptane and the like. If a hydrocarbon having a boiling point higher than 350 ° C. is used, the hydrocarbon is difficult to vaporize at the temperature of the exhaust gas under normal engine operating conditions, and the reduction reaction of nitrogen oxides does not proceed so much. Preferably, a hydrocarbon having a boiling point of 160 to 340 ° C is used. Considering practicality, it is particularly preferable to use light oil.
An oxygen-containing organic compound such as ethanol can also be used.

【0026】炭化水素の添加量は、排ガス中に含まれる
窒素酸化物量に合わせて適宜調節するのがよく、そのた
めに、絞り弁を設けて制御することにより流量を調節し
ながら、炭化水素の排ガス中への供給をする。
The amount of hydrocarbons added is preferably adjusted appropriately according to the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. For that purpose, a throttle valve is provided to control the flow rate to control the exhaust gas of hydrocarbons. Supply inside.

【0027】排ガス浄化装置内の排ガスの温度(具体的
には排ガス浄化材3を通過中の排ガス温度であり、実際
には排ガス浄化材3の上流側端部近傍の温度を測定する
ことで代用できる)は、用いる炭化水素(の沸点)によ
り多少変更する必要があるが、少なくとも200〜50
0℃に保持するのがよい。この温度範囲より下回ると、
窒素酸化物の効果的な還元が得られない。また、この温
度範囲を超える高温とすると、添加した炭化水素自体が
燃焼し、二酸化炭素と水とになる反応が優先することに
なるので、やはり窒素酸化物の低減率が低下する。排ガ
ス浄化装置内の排ガス温度は、より好ましくは300〜
500℃とする。
The temperature of the exhaust gas in the exhaust gas purifying device (specifically, the temperature of the exhaust gas passing through the exhaust gas purifying material 3, which is actually measured by measuring the temperature in the vicinity of the upstream end of the exhaust gas purifying material 3 Can be changed to some extent depending on (the boiling point of) the hydrocarbon used, but at least 200 to 50
It is better to keep it at 0 ° C. Below this temperature range,
No effective reduction of nitrogen oxides is obtained. Further, when the temperature is higher than this temperature range, the added hydrocarbon itself burns and the reaction of carbon dioxide and water is prioritized, so that the reduction rate of nitrogen oxides also decreases. The exhaust gas temperature in the exhaust gas purification device is more preferably 300 to
The temperature is 500 ° C.

【0028】ところで、実際の自動車の排ガス温度は、
エンジンの運転状況によって刻々変化する。そこで窒素
酸化物の浄化を確実にするためには、排ガス温度を上述
の温度範囲内に制御するのがよい。その制御の一例とし
て、たとえば以下のような方法がある。すなわち、排ガ
ス浄化装置より上流側に排ガス流量を調節する弁を設
け、排ガス浄化装置内の排ガス温度をモニターしてお
き、排ガス温度が上記範囲を下回った時点で弁を絞り排
ガス温度を上げる。なお、排ガス温度を下げる場合に
は、上述の操作の反対の操作を行えばよい。
By the way, the actual exhaust gas temperature of an automobile is
It changes every moment depending on the operating condition of the engine. Therefore, in order to ensure the purification of nitrogen oxides, it is preferable to control the exhaust gas temperature within the above temperature range. As an example of the control, there is the following method. That is, a valve for adjusting the flow rate of exhaust gas is provided on the upstream side of the exhaust gas purification device, the exhaust gas temperature in the exhaust gas purification device is monitored, and when the exhaust gas temperature falls below the above range, the valve is throttled to raise the exhaust gas temperature. When lowering the exhaust gas temperature, the opposite operation to the above operation may be performed.

【0029】本発明の方法を以下の具体的実施例により
さらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されな
い。
The method of the present invention will be explained in more detail by the following specific examples, but the present invention is not limited thereto.

【0030】実施例1 図1に示す排ガス浄化装置を作製した。炭化水素として
軽油(JIS2号)を用い、圧縮空気と軽油とを混合さ
せて噴霧する二流体噴霧法を用いた。噴霧装置4の噴霧
ノズルはステンレス製であり、噴霧広がり角度を15°
とし、噴霧口から浄化材までの距離を300mmとした。
Example 1 An exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. 1 was produced. Light oil (JIS No. 2) was used as the hydrocarbon, and a two-fluid spraying method was used in which compressed air and light oil were mixed and sprayed. The spray nozzle of the spray device 4 is made of stainless steel, and the spray spread angle is 15 °.
And the distance from the spray port to the purification material was 300 mm.

【0031】炭化水素供給制御装置5には、空気圧縮機
と空気圧調節装置より構成され、噴霧ノズル内の空気流
量を制御することによって軽油の添加量を調節する。圧
縮空気の圧力を196kpa に固定し、ノズル内の空気流
量は27Nl/minである。噴霧される軽油量は17ml/min
とした。
The hydrocarbon supply control device 5 comprises an air compressor and an air pressure adjusting device, and controls the flow rate of air in the spray nozzle to adjust the amount of light oil added. The pressure of compressed air is fixed at 196 kpa, and the air flow rate in the nozzle is 27 Nl / min. The amount of light oil sprayed is 17 ml / min
And

【0032】次に、コージェライト製ハニカム型成形体
(直径7.5インチ、長さ7インチ、セル数400/平
方インチ、空孔率70%)にウォッシュコート法により
アルミナを50重量%(成形体に対して)コートし、ス
ラリー法により銅、ランタン、セシウムからなる混合触
媒を8重量%(成形体に対して)担持したものを浄化材
3とし、図1に示すように排ガス導管2の途中に設置し
た。また、排ガス導管2の上流側に、排ガス発生源とし
て排気量が4リットル、6気筒、直噴ディーゼルエンジ
ンを設置した。ディーゼルエンジンの回転数を2000
rpm とし、排ガス浄化材の入口(温度センサー9)の温
度が400℃になるようにエンジン負荷を設定した。
Next, a cordierite honeycomb type molded body (diameter: 7.5 inch, length: 7 inch, cell number: 400 / square inch, porosity: 70%) was coated with 50% by weight of alumina by a wash coat method (molded). (On the body) and carrying 8% by weight (on the molded body) of a mixed catalyst consisting of copper, lanthanum, and cesium by the slurry method was used as the purification material 3, and as shown in FIG. I installed it on the way. Further, a direct-injection diesel engine with a displacement of 4 liters, 6 cylinders was installed upstream of the exhaust gas conduit 2 as an exhaust gas generation source. The engine speed of diesel engine is 2000
The engine load was set so that the temperature at the inlet of the exhaust gas purification material (temperature sensor 9) was 400 ° C. at rpm.

【0033】図1に示す排ガス浄化装置1の噴霧装置4
において、オリフィス径が0.7、1.2、1.8、
2.2mmの四種類のノズルを用いて、それぞれの窒素
酸化物の還元率を測定した。実験結果を図2に示す。ま
た、各ノズルにおける炭化水素の粒子径分布は光学式粒
径解析装置によって調べ、それぞれの50%代表粒子径
とノズルオリフィス径とを表1に示す。
A spraying device 4 of the exhaust gas purifying apparatus 1 shown in FIG.
At the orifice diameters of 0.7, 1.2, 1.8,
The reduction rate of each nitrogen oxide was measured using four types of 2.2 mm nozzles. The experimental results are shown in FIG. The particle size distribution of hydrocarbons in each nozzle was examined by an optical particle size analyzer, and the 50% representative particle size and nozzle orifice size are shown in Table 1.

【0034】 表1 ノズルのオリフィス径と噴霧した炭化水素の粒子径 オリフィス径(mm) 0.7 1.2 1.8 2.2 50%代表粒子径(μm) 5.1 10.4 14.5 45.0Table 1 Nozzle orifice diameter and sprayed hydrocarbon particle diameter Orifice diameter (mm) 0.7 1.2 1.8 2.2 50% Representative particle diameter (μm) 5.1 10.4 14. 5 45.0

【0035】[0035]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の排ガス浄化
方法によれば、排ガス中の窒素酸化物を効果的に低減す
ることができる。本発明の方法は、ディーゼルエンジン
の排ガス等にみられるような酸化性雰囲気の排ガスに特
に好適である。
As described above in detail, according to the exhaust gas purifying method of the present invention, nitrogen oxides in exhaust gas can be effectively reduced. The method of the present invention is particularly suitable for exhaust gas in an oxidizing atmosphere such as that found in diesel engine exhaust gas.

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

【図1】本発明で用いる排ガス浄化装置の例を示す模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an exhaust gas purifying apparatus used in the present invention.

【図2】実施例1におけるノズルのオリフィス径と窒素
酸化物還元率との関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a nozzle orifice diameter and a nitrogen oxide reduction rate in Example 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 排ガス浄化装置 2 排ガス導管 3 排ガス浄化材 4 炭化水素噴霧装置 5 炭化水素供給制御装置 6 炭化水素タンク 7 温度センサー 1 Exhaust Gas Purification Device 2 Exhaust Gas Conduit 3 Exhaust Gas Purification Material 4 Hydrocarbon Spraying Device 5 Hydrocarbon Supply Control Device 6 Hydrocarbon Tank 7 Temperature Sensor

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排ガスの流路の途中に多孔質の排ガス浄
化材を設置し、前記排ガス浄化材の上流側で液状炭化水
素を噴霧して窒素酸化物を還元除去する排ガス浄化方法
において、炭化水素噴霧装置によって炭化水素を直径5
〜50μmの微粒子に噴霧することを特徴とする排ガス
浄化方法。
1. An exhaust gas purification method in which a porous exhaust gas purification material is installed in the middle of an exhaust gas flow path and liquid hydrocarbons are sprayed on the upstream side of the exhaust gas purification material to reduce and remove nitrogen oxides. A hydrocarbon atomizer with a diameter of 5
A method for purifying exhaust gas, which comprises spraying fine particles of ˜50 μm.
【請求項2】 請求項1に記載の排ガス浄化方法におい
て、前記炭化水素噴霧装置は圧力98〜980KPaの
圧縮空気を用いて炭化水素の微粒化を行うことを特徴と
する排ガス浄化方法。
2. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the hydrocarbon spraying device atomizes the hydrocarbons using compressed air having a pressure of 98 to 980 KPa.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化方法
において、前記炭化水素噴霧装置にオリフィス径が0.
1〜2.2mmである噴霧ノズルを用いて炭化水素の微
粒化を行うことを特徴とする排ガス浄化方法。
3. The exhaust gas purifying method according to claim 1, wherein the hydrocarbon atomizer has an orifice diameter of 0.
A method for purifying exhaust gas, which comprises atomizing hydrocarbons using a spray nozzle having a diameter of 1 to 2.2 mm.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス
浄化方法において、前記炭化水素噴霧装置の噴霧口から
浄化材までの距離を100〜1000mmとすることを
特徴とする排ガス浄化方法。
4. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the distance from the spray port of the hydrocarbon spraying device to the purification material is 100 to 1000 mm.
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