JPH06319949A - 排気ガス処理装置 - Google Patents
排気ガス処理装置Info
- Publication number
- JPH06319949A JPH06319949A JP5106994A JP10699493A JPH06319949A JP H06319949 A JPH06319949 A JP H06319949A JP 5106994 A JP5106994 A JP 5106994A JP 10699493 A JP10699493 A JP 10699493A JP H06319949 A JPH06319949 A JP H06319949A
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- JP
- Japan
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- exhaust gas
- water
- nox
- zeolite catalyst
- unit
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- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Drying Of Gases (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】エンジン排気ガスの処理装置において、排気系
の上流部に粒子除去フィルターを配置し、中流部に水蒸
気分離膜からなる排気ガス中の水分除去部を配置し、さ
らに下流部にゼオライト触媒を配置することを特徴とす
る排気ガス処理装置。 【効果】本発明の排気ガス処理装置は、NOxの転化率
にたいへん優れ、しかも、長時間にわたりNOxの転化
率が低下しない優れた排気ガス処理特性が得られる。
の上流部に粒子除去フィルターを配置し、中流部に水蒸
気分離膜からなる排気ガス中の水分除去部を配置し、さ
らに下流部にゼオライト触媒を配置することを特徴とす
る排気ガス処理装置。 【効果】本発明の排気ガス処理装置は、NOxの転化率
にたいへん優れ、しかも、長時間にわたりNOxの転化
率が低下しない優れた排気ガス処理特性が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディーゼルエンジンな
どの排気ガスに代表される、過剰な酸素雰囲気下で、か
つ粒子状物質が多く含まれる排気ガス中の窒素酸化物
(NOx)を除去するのに有効なゼオライト触媒を利用
した排気ガス処理装置に関する。
どの排気ガスに代表される、過剰な酸素雰囲気下で、か
つ粒子状物質が多く含まれる排気ガス中の窒素酸化物
(NOx)を除去するのに有効なゼオライト触媒を利用
した排気ガス処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車などのガソリンエンジ
ンにおいては、排気ガス中の有害成分である窒素酸化物
(NOx)を除去するために、排気系に白金−パラジウ
ム−ロジウムなどの貴金属を担持した三元触媒を配置し
て、排気ガスの浄化を行なっている。しかし、この三元
触媒は酸素の存在によって失活し、NOxの除去性能が
極端に低下する欠点がある。したがって、三元触媒を有
効に作用させるためにはエンジンの空燃比を理論空燃比
に近づけて燃焼させなければならず、リーンバーンエン
ジンや、ディーゼルエンジンのように空気を過剰に供給
する場合には利用することが出来ない問題点がある。
ンにおいては、排気ガス中の有害成分である窒素酸化物
(NOx)を除去するために、排気系に白金−パラジウ
ム−ロジウムなどの貴金属を担持した三元触媒を配置し
て、排気ガスの浄化を行なっている。しかし、この三元
触媒は酸素の存在によって失活し、NOxの除去性能が
極端に低下する欠点がある。したがって、三元触媒を有
効に作用させるためにはエンジンの空燃比を理論空燃比
に近づけて燃焼させなければならず、リーンバーンエン
ジンや、ディーゼルエンジンのように空気を過剰に供給
する場合には利用することが出来ない問題点がある。
【0003】また、近年ではかかる問題点を解決するた
めに、特開昭63−283727号公報では酸素過剰雰
囲気下においても有効にNOxを除去することが可能
な、遷移金属でイオン交換したゼオライト触媒が考えら
れている。
めに、特開昭63−283727号公報では酸素過剰雰
囲気下においても有効にNOxを除去することが可能
な、遷移金属でイオン交換したゼオライト触媒が考えら
れている。
【0004】上記のゼオライト触媒は、排気ガス中に存
在する一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を還元剤
とする反応により有効にNOxを除去することが可能で
ある。
在する一酸化炭素(CO)や炭化水素(HC)を還元剤
とする反応により有効にNOxを除去することが可能で
ある。
【0005】しかしながら、かかるゼオライト触媒は、
わずかな水分の存在によりする結晶構造の変化をきたし
窒素酸化物の除去性能が低下することが知られている。
このため、排気ガス中の水分の存在によってゼオライト
触媒を単体で使用することは実際上不可能である。
わずかな水分の存在によりする結晶構造の変化をきたし
窒素酸化物の除去性能が低下することが知られている。
このため、排気ガス中の水分の存在によってゼオライト
触媒を単体で使用することは実際上不可能である。
【0006】上記問題点を解決するために、特開平4−
300631号公報では、ゼオライト触媒の上流部にな
んらかの水分除去部、具体的には水性ガス反応用触媒を
配置し、ゼオライト触媒に供給される排気ガスの水分量
を5%以下に低減させて窒素酸化物を除去する方法が記
載されている。
300631号公報では、ゼオライト触媒の上流部にな
んらかの水分除去部、具体的には水性ガス反応用触媒を
配置し、ゼオライト触媒に供給される排気ガスの水分量
を5%以下に低減させて窒素酸化物を除去する方法が記
載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平4−300631号公報に記載されているような、
水性ガス反応用触媒を用いる方法では、水分の除去反応
に排気ガス中のCOやHCを還元剤として用いるため
に、水分除去後の排気ガス中には上記還元成分の量が少
なくなり、ゼオライト触媒によるNOxの還元除去が不
可能になる問題が考えられる。
開平4−300631号公報に記載されているような、
水性ガス反応用触媒を用いる方法では、水分の除去反応
に排気ガス中のCOやHCを還元剤として用いるため
に、水分除去後の排気ガス中には上記還元成分の量が少
なくなり、ゼオライト触媒によるNOxの還元除去が不
可能になる問題が考えられる。
【0008】本発明の目的は、上記のような問題点を解
決するために、排気系の上流部に排気ガス中に含まれる
粒子状物質を効率良く除去することができる粒子除去フ
ィルターを配置し、中流部に排気ガス中のCOやHCと
いった還元成分の量を減少することなく、水分だけを除
去することが可能な水分除去部を配置し、さらに下流部
にゼオライト触媒を配置することによってNOxを有効
に除去できる排気ガス処理装置を提供することにある。
決するために、排気系の上流部に排気ガス中に含まれる
粒子状物質を効率良く除去することができる粒子除去フ
ィルターを配置し、中流部に排気ガス中のCOやHCと
いった還元成分の量を減少することなく、水分だけを除
去することが可能な水分除去部を配置し、さらに下流部
にゼオライト触媒を配置することによってNOxを有効
に除去できる排気ガス処理装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、下記の構成を有する。
成するために、下記の構成を有する。
【0010】「エンジン排気ガスの処理装置において、
排気系の上流部に粒子除去フィルターを配置し、中流部
に排気ガス中の水分除去部を配置し、さらに下流部にゼ
オライト触媒を配置することを特徴とする排気ガス処理
装置。」まず、本発明のエンジン排気ガスの処理装置に
おいて、粒子除去フィルターの材質は、排気ガスの温度
が200〜600℃といった比較的高温度であることか
ら、これらの温度に耐え得るセラミック系の材質が良
い。特にアルミナ(Al2O3 )やシリカ(Si
O2 )、あるいはジルコニア(ZrO2 )は耐食性や、
化学的安定性も高いので粒子除去フィルターの素材とし
て適している。また、これらのセラミックスを複合して
用いることも可能である。
排気系の上流部に粒子除去フィルターを配置し、中流部
に排気ガス中の水分除去部を配置し、さらに下流部にゼ
オライト触媒を配置することを特徴とする排気ガス処理
装置。」まず、本発明のエンジン排気ガスの処理装置に
おいて、粒子除去フィルターの材質は、排気ガスの温度
が200〜600℃といった比較的高温度であることか
ら、これらの温度に耐え得るセラミック系の材質が良
い。特にアルミナ(Al2O3 )やシリカ(Si
O2 )、あるいはジルコニア(ZrO2 )は耐食性や、
化学的安定性も高いので粒子除去フィルターの素材とし
て適している。また、これらのセラミックスを複合して
用いることも可能である。
【0011】また、粒子除去フィルターの平均細孔径は
0.01〜5μmの範囲にあるものが、圧力損失が少な
く、かつ微粒子の捕集能力に優れているために好まし
い。
0.01〜5μmの範囲にあるものが、圧力損失が少な
く、かつ微粒子の捕集能力に優れているために好まし
い。
【0012】次に、本発明における排気ガス処理装置の
水分除去部分については、水蒸気分離膜を用いるのが好
ましい。水蒸気分離膜の材質については、粒子除去フィ
ルターの場合と同じ理由でセラミック系の材質が良い。
特にアルミナ(Al2 O3 )やシリカ(SiO2 )、あ
るいはジルコニア(ZrO2 )は耐食性や、化学的安定
性が高いので水蒸気分離膜の素材として適している。
水分除去部分については、水蒸気分離膜を用いるのが好
ましい。水蒸気分離膜の材質については、粒子除去フィ
ルターの場合と同じ理由でセラミック系の材質が良い。
特にアルミナ(Al2 O3 )やシリカ(SiO2 )、あ
るいはジルコニア(ZrO2 )は耐食性や、化学的安定
性が高いので水蒸気分離膜の素材として適している。
【0013】また、この水蒸気分離膜は、上記セラミッ
クスを微細な細孔を有する多孔質の薄膜にすることによ
って得られる。水蒸気分離膜の水分分離機構については
特に限定するものではないが、水蒸気が凝縮性であるこ
とから、細孔内での表面拡散、あるいは毛管凝縮機構が
支配的になると考えられる。したがって、上記分離機構
を有効に作用させるために、水蒸気分離膜の平均細孔径
は10nm以下にするのが良い。好ましくは5nm以下
である。このような水蒸気分離膜を得る方法は、上述し
た種類のセラミックスのゾルを多孔質支持体表面に塗布
する方法が簡便で、かつ良好な多孔質薄膜を得る上で好
ましい。また、この他にCVD、PVD、あるいはスパ
ッタリングなどの方法を用いても良好な水蒸気分離膜を
得ることができる。
クスを微細な細孔を有する多孔質の薄膜にすることによ
って得られる。水蒸気分離膜の水分分離機構については
特に限定するものではないが、水蒸気が凝縮性であるこ
とから、細孔内での表面拡散、あるいは毛管凝縮機構が
支配的になると考えられる。したがって、上記分離機構
を有効に作用させるために、水蒸気分離膜の平均細孔径
は10nm以下にするのが良い。好ましくは5nm以下
である。このような水蒸気分離膜を得る方法は、上述し
た種類のセラミックスのゾルを多孔質支持体表面に塗布
する方法が簡便で、かつ良好な多孔質薄膜を得る上で好
ましい。また、この他にCVD、PVD、あるいはスパ
ッタリングなどの方法を用いても良好な水蒸気分離膜を
得ることができる。
【0014】次に、本発明で用いるゼオライト触媒につ
いては、特に限定するものではなく、周知のゼオライト
触媒、例えば、銅(Cu)、コバルト(Co)、あるい
はマンガン(Mn)などの遷移金属でイオン交換したゼ
オライト触媒を使用することができる。
いては、特に限定するものではなく、周知のゼオライト
触媒、例えば、銅(Cu)、コバルト(Co)、あるい
はマンガン(Mn)などの遷移金属でイオン交換したゼ
オライト触媒を使用することができる。
【0015】本発明の排気ガス処理装置は、上述した水
蒸気分離膜を水分除去部として排気系の中流部に配置す
ることにより、排気ガス中に含まれる水分が水分除去部
を通過中に除去されることになる。このとき水分除去部
から流出する排気ガス中の水分量は5%以下とすること
が好ましく、さらには1%以下になるように水蒸気分離
膜の能力を選定することが好ましい。このようにして、
水分除去部から流出した排気ガスはその水分量が十分に
低くなっている。したがって、排気系の下流部に配置し
たゼオライト触媒が水分によって失活することがなくな
る。また、ゼオライト触媒のNOx除去に必要な還元成
分であるCOやHCの量は、水分除去部を通過後もまっ
たく変わらないために、NOxを高効率で有効に除去す
ることができる。
蒸気分離膜を水分除去部として排気系の中流部に配置す
ることにより、排気ガス中に含まれる水分が水分除去部
を通過中に除去されることになる。このとき水分除去部
から流出する排気ガス中の水分量は5%以下とすること
が好ましく、さらには1%以下になるように水蒸気分離
膜の能力を選定することが好ましい。このようにして、
水分除去部から流出した排気ガスはその水分量が十分に
低くなっている。したがって、排気系の下流部に配置し
たゼオライト触媒が水分によって失活することがなくな
る。また、ゼオライト触媒のNOx除去に必要な還元成
分であるCOやHCの量は、水分除去部を通過後もまっ
たく変わらないために、NOxを高効率で有効に除去す
ることができる。
【0016】また、エンジン排気ガス中には、ばいじん
やススなどの粒子状物質が含まれている場合があるが、
これが水分除去部の水蒸気分離膜やゼオライト触媒に付
着して目詰りを起こし、NOxの除去性能が低下する場
合がある。
やススなどの粒子状物質が含まれている場合があるが、
これが水分除去部の水蒸気分離膜やゼオライト触媒に付
着して目詰りを起こし、NOxの除去性能が低下する場
合がある。
【0017】しかし、本発明の排気ガス処理装置におい
ては、排気系の上流部に配置した粒子除去フィルターに
よって排気ガス中の粒子状物質を効率良く除去し、水分
除去膜やゼオライト触媒の目詰りを防止して、長時間に
わたり性能を低下させることなく、NOxを効率良く除
去することができる。
ては、排気系の上流部に配置した粒子除去フィルターに
よって排気ガス中の粒子状物質を効率良く除去し、水分
除去膜やゼオライト触媒の目詰りを防止して、長時間に
わたり性能を低下させることなく、NOxを効率良く除
去することができる。
【0018】
実施例1 ディーゼルエンジンの排気系の上流部に粒子除去フィル
ターを配置し、中流部に水蒸気分離膜からなる水分除去
部を配置し、さらに下流部にゼオライト触媒を配置した
排気ガス処理装置を組み立てた。図1は、本発明におけ
る排気ガス処理装置の概略構成図である。図1において
1はエンジン、2は粒子除去フィルター、3は水分除去
部ケーシング、4は水分除去部本体、5は水分排出口、
6はゼオライト触媒である。
ターを配置し、中流部に水蒸気分離膜からなる水分除去
部を配置し、さらに下流部にゼオライト触媒を配置した
排気ガス処理装置を組み立てた。図1は、本発明におけ
る排気ガス処理装置の概略構成図である。図1において
1はエンジン、2は粒子除去フィルター、3は水分除去
部ケーシング、4は水分除去部本体、5は水分排出口、
6はゼオライト触媒である。
【0019】ここで、粒子除去フィルターは、平均粒径
2μmのアルミナ粉末に水とバインダーを加えて混練
し、押出し成形によってハニカム形状の成形体を作製
し、1500℃で2時間焼成することによって得た。こ
の時の該フィルターの平均細孔径は0.1μmであっ
た。
2μmのアルミナ粉末に水とバインダーを加えて混練
し、押出し成形によってハニカム形状の成形体を作製
し、1500℃で2時間焼成することによって得た。こ
の時の該フィルターの平均細孔径は0.1μmであっ
た。
【0020】中流部の水分除去部の水蒸気分離膜は、ア
ルミナの管状多孔質支持体の表面に粒子径10nmのア
ルミナゾル溶液を塗布し、700℃で30分焼成するこ
とによって得た。この時、水蒸気分離膜の平均細孔径は
3nmであった。次に、該水蒸気分離膜の片側の面上を
水蒸気を含む排気ガスが通過できるようにし、他方の面
側を減圧にして水分のみが透過分離できるように隔壁を
設けることにより水分除去部を構成した。
ルミナの管状多孔質支持体の表面に粒子径10nmのア
ルミナゾル溶液を塗布し、700℃で30分焼成するこ
とによって得た。この時、水蒸気分離膜の平均細孔径は
3nmであった。次に、該水蒸気分離膜の片側の面上を
水蒸気を含む排気ガスが通過できるようにし、他方の面
側を減圧にして水分のみが透過分離できるように隔壁を
設けることにより水分除去部を構成した。
【0021】下流部に配置したゼオライト触媒について
は、ZSM−5型のゼオライト粉末を酢酸銅水溶液中に
浸漬することによって得られる、Cuでイオン交換した
ゼオライト(Cu−ZSM−5)を用いた。そして、該
ゼオライト触媒をスラリー状にして、アルミナ担体上に
塗布し、500℃で2時間焼成することによって得た。
は、ZSM−5型のゼオライト粉末を酢酸銅水溶液中に
浸漬することによって得られる、Cuでイオン交換した
ゼオライト(Cu−ZSM−5)を用いた。そして、該
ゼオライト触媒をスラリー状にして、アルミナ担体上に
塗布し、500℃で2時間焼成することによって得た。
【0022】上記のようにして得た排気ガス処理装置に
おいて、下記の供給条件で排気ガスを処理し、NOxの
N2 への転化率を測定したところ、転化率は41%であ
った。
おいて、下記の供給条件で排気ガスを処理し、NOxの
N2 への転化率を測定したところ、転化率は41%であ
った。
【0023】(排気ガス供給条件) 排気ガス温度 : 550℃ 排気ガス流量(GHSV): 124000/h 排気ガス組成 NOx含有量 : 930ppm CO 含有量 : 1100ppm HC 含有量 : 150ppm H2 O含有量 : 8.5 % CO2 含有量 : 8.0 % O2 含有量 : 11.7 % 粒子状物質含有量 : 20.5mg/m3 実施例2 実施例1とまったく同じ排気ガス処理装置を組み立て、
下記の供給条件で排気ガスを処理し、1時間後と100
時間後のNOxのN2 への転化率を測定したところ、1
時間後、100時 間後ともに転化率は44%であり、
まったく変化がなかった。
下記の供給条件で排気ガスを処理し、1時間後と100
時間後のNOxのN2 への転化率を測定したところ、1
時間後、100時 間後ともに転化率は44%であり、
まったく変化がなかった。
【0024】(排気ガス供給条件) 排気ガス温度 : 350℃ 排気ガス流量(GHSV): 120000/h 排気ガス組成 NOx含有量 : 800ppm CO 含有量 : 1000ppm HC 含有量 : 160ppm H2 O含有量 : 9.0 % CO2 含有量 : 8.0 % O2 含有量 : 12.3 % 粒子状物質含有量 : 52.0mg/m3 比較例1 ディーゼルエンジンの排気系において、実施例1と同じ
ゼオライト触媒のみからなる排気ガス処理装置を組み立
てた。
ゼオライト触媒のみからなる排気ガス処理装置を組み立
てた。
【0025】上記のようにして得た排気ガス処理装置に
おいて、実施例1とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、NOxのN2 への転化率を測定したところ、転化率
は7%であった。
おいて、実施例1とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、NOxのN2 への転化率を測定したところ、転化率
は7%であった。
【0026】比較例2 ディーゼルエンジンの排気系において、上流部に実施例
1と同じ水蒸気分離膜からなる水分除去部を配置し、下
流部に実施例1と同じゼオライト触媒を配置した排気ガ
ス処理装置を組み立てた。
1と同じ水蒸気分離膜からなる水分除去部を配置し、下
流部に実施例1と同じゼオライト触媒を配置した排気ガ
ス処理装置を組み立てた。
【0027】上記のようにして得た排気ガス処理装置に
おいて、実施例2とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、1時間後と100時間後のNOxのN2 への転化率
を測定したところ、1時間後の転化率は44%、100
時間後の転化率は23%であった。
おいて、実施例2とまったく同じ条件で排気ガスを処理
し、1時間後と100時間後のNOxのN2 への転化率
を測定したところ、1時間後の転化率は44%、100
時間後の転化率は23%であった。
【0028】
【発明の効果】本発明の排気ガス処理装置は、NOxの
転化率にたいへん優れ、しかも、長時間にわたりNOx
の転化率が低下しない優れた排気ガス処理特性が得られ
る。
転化率にたいへん優れ、しかも、長時間にわたりNOx
の転化率が低下しない優れた排気ガス処理特性が得られ
る。
【図1】本発明の排気ガス処理装置の概略構成図であ
る。
る。
1:エンジン 2:粒子除去フィルター 3:水分除去部ケーシング 4:水分除去部本体 5:水分排出口 6:ゼオライト触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/02 301 C 3/24 ZAB E 3/28 ZAB 301 C
Claims (2)
- 【請求項1】エンジン排気ガスの処理装置において、排
気系の上流部に粒子除去フィルターを配置し、中流部に
排気ガス中の水分除去部を配置し、さらに下流部にゼオ
ライト触媒を配置することを特徴とする排気ガス処理装
置。 - 【請求項2】該水分除去部が、水蒸気分離膜からなるこ
とを特徴とする排気ガス処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5106994A JPH06319949A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5106994A JPH06319949A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06319949A true JPH06319949A (ja) | 1994-11-22 |
Family
ID=14447789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5106994A Pending JPH06319949A (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 排気ガス処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06319949A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2345866A (en) * | 1998-12-03 | 2000-07-26 | Rover Group | Separating oxygen from exhaust stream |
JP2002079057A (ja) * | 2000-09-04 | 2002-03-19 | Meidensha Corp | 脱硝方法及びその装置 |
KR100588535B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2006-06-13 | 현대자동차주식회사 | 차량 배기가스 입자상 물질 제거장치의 수분 제거방법 |
JP2010506700A (ja) * | 2006-10-18 | 2010-03-04 | 日本碍子株式会社 | セラミックフィルタの製造方法 |
WO2013154322A1 (ko) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | 한국에너지기술연구원 | 분리막을 이용한 수분회수장치를 가지는 연소배가스 처리시스템 |
-
1993
- 1993-05-07 JP JP5106994A patent/JPH06319949A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2345866A (en) * | 1998-12-03 | 2000-07-26 | Rover Group | Separating oxygen from exhaust stream |
KR100588535B1 (ko) * | 1999-12-30 | 2006-06-13 | 현대자동차주식회사 | 차량 배기가스 입자상 물질 제거장치의 수분 제거방법 |
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WO2013154322A1 (ko) * | 2012-04-13 | 2013-10-17 | 한국에너지기술연구원 | 분리막을 이용한 수분회수장치를 가지는 연소배가스 처리시스템 |
CN104349832A (zh) * | 2012-04-13 | 2015-02-11 | 韩国能源技术研究院 | 一种包括使用分离膜的水分回收装置的燃烧废气处理系统 |
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