JPH07155546A - Method for purifying exhaust gas - Google Patents

Method for purifying exhaust gas

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JPH07155546A
JPH07155546A JP5307949A JP30794993A JPH07155546A JP H07155546 A JPH07155546 A JP H07155546A JP 5307949 A JP5307949 A JP 5307949A JP 30794993 A JP30794993 A JP 30794993A JP H07155546 A JPH07155546 A JP H07155546A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
cobalt
molar ratio
zeolite
Prior art date
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Pending
Application number
JP5307949A
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Japanese (ja)
Inventor
Wataru Kobayashi
渉 小林
Yoshiaki Kawai
良昭 河合
Takuya Kawaguchi
卓也 川口
Masao Nakano
雅雄 中野
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a method for purifying exhaust gas at a higher rate of purification when exhaust gas excess in oxygen contg. NOx, CO and hydrocarbon is purified. CONSTITUTION:Zeolite contg. cobalt and magnesium sulfate or cobalt, palladium and magnesium sulfate is used as a catalyst and NOx is removed from exhaust gas excess in oxygen contg. NOx and hydrocarbon.

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、内燃機関から排出され
る排気ガスを浄化する触媒および方法に関し、特に酸素
過剰の排気ガス中の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 catalyst and method for purifying exhaust gas discharged from an internal combustion engine, and more particularly to a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas in excess of oxygen.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、環境問題の深刻化から窒素酸化
物、一酸化炭素、炭化水素等の浄化が重要視されてい
る。窒素酸化物は自動車のガソリンエンジン等の内燃機
関を代表とする各種移動発生源、および工場プラントの
ボイラー、コージェネレーションシステムのガスエンジ
ン、ガスタービン等の内燃機関を代表とする固定発生源
からも多量に排出されておりその浄化は緊急かつ重大な
社会的課題である。
2. Description of the Related Art At present, purification of nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons and the like is regarded as important because of serious environmental problems. Nitrogen oxides are also found in large quantities from various mobile sources such as internal combustion engines such as automobile gasoline engines, and fixed sources such as internal combustion engines such as boilers in plant plants, gas engines in cogeneration systems, and gas turbines. It is discharged to the United States and its purification is an urgent and serious social issue.

【0003】現在、内燃機関から排出される排気ガスの
浄化触媒としてPt、Rh、Pd等を担体上に担持させ
た三元触媒が用いられているが、三元触媒は酸素過剰排
ガス中の窒素酸化物を浄化することができないので、空
気と燃料の比(所謂、空燃比)を制御するシステムと併
用されている。
Currently, a three-way catalyst in which Pt, Rh, Pd, etc. are carried on a carrier is used as a purification catalyst for exhaust gas discharged from an internal combustion engine. The three-way catalyst is nitrogen in exhaust gas with excess oxygen. Since it cannot purify oxides, it is used together with a system for controlling the ratio of air to fuel (so-called air-fuel ratio).

【0004】一方、低燃費化や排出炭酸ガスの低減等の
目的で希薄燃焼方式が開発されているが、希薄燃焼の排
気ガスは酸素過剰となるため、上記三元触媒では窒素酸
化物を除去することができない。
On the other hand, a lean burn system has been developed for the purpose of reducing fuel consumption and reducing carbon dioxide emissions. However, since lean burn exhaust gas contains excess oxygen, the three-way catalyst removes nitrogen oxides. Can not do it.

【0005】酸素過剰排ガスの窒素酸化物除去方法とし
ては、アンモニア添加による還元脱硝が行われている
が、装置の大型化、アンモニアの危険性からその利用範
囲が限定される。
As a method for removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas, reductive denitration by adding ammonia has been carried out, but its range of use is limited due to the large size of the apparatus and the danger of ammonia.

【0006】最近、アンモニア等の特別な還元剤を添加
しなくても、酸素過剰な排気ガス中の窒素酸化物を浄化
できるゼオライト系触媒が提案されている。例えば、特
開昭63−283727号公報や特開平1−13073
5号公報には、遷移金属をイオン交換したゼオライト触
媒が、酸素過剰の排ガス中でも微量含まれている未燃の
炭化水素を還元剤として窒素酸化物を浄化できることが
提案されている。
Recently, a zeolite-based catalyst has been proposed which can purify nitrogen oxides in exhaust gas with excess oxygen without adding a special reducing agent such as ammonia. For example, JP-A-63-283727 and JP-A-1-13073.
Japanese Patent Laid-Open No. 5 proposes that a zeolite catalyst ion-exchanged with a transition metal can purify nitrogen oxides by using unburned hydrocarbons contained in a small amount in oxygen-rich exhaust gas as a reducing agent.

【0007】しかしながら、特開昭63−283727
号公報や特開平1−130735号公報等で提案された
従来のゼオライト系触媒は、いまだ実用の域に達してい
ない。
However, JP-A-63-283727
The conventional zeolite-based catalysts proposed in JP-A No. 1-130735 and JP-A No. 1-130735 have not reached the practical range.

【0008】さらに、ガスエンジン、ガスタービン等の
気体燃料を使用した内燃機関の場合、排気ガス中に含ま
れる微量炭化水素は主成分が炭素数1のメタンであり、
従来提案されているゼオライト系触媒では窒素酸化物の
浄化性能が特に低かった。
Furthermore, in the case of an internal combustion engine using a gas fuel such as a gas engine or a gas turbine, the trace hydrocarbons contained in the exhaust gas are methane having a carbon number of 1 as a main component,
The previously proposed zeolite-based catalysts have particularly low nitrogen oxide purification performance.

【0009】そこで、特開平4−244218号公報、
特開平4−363144号公報および特開平5−208
138号公報において、窒素酸化物、一酸化炭素及び炭
化水素を含む酸素過剰な排気ガスから炭化水素の主成分
がメタンであっても窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素
を効率よく除去する触媒として、コバルト含有ゼオライ
ト、もしくはコバルトおよびパラジウム含有ゼオライト
が提案されている。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 4-244218,
JP-A-4-363144 and JP-A-5-208
No. 138, a catalyst for efficiently removing nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons from oxygen-rich exhaust gas containing nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons even if the main component of the hydrocarbons is methane. As such, a cobalt-containing zeolite or a cobalt- and palladium-containing zeolite has been proposed.

【0010】また、コバルトおよびマグネシウムを含有
したゼオライトによる排気ガス浄化触媒としては、特開
平3−196842号公報において、自動車排気ガスを
対象とした排気ガス浄化方法が提案されている。
As an exhaust gas purifying catalyst using zeolite containing cobalt and magnesium, Japanese Patent Laid-Open No. 3-196842 proposes an exhaust gas purifying method for automobile exhaust gas.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】特開平4−24421
8号公報、特開平4−363144号公報および特開平
5−208138号公報で開示されたコバルト含有ゼオ
ライト、コバルトおよびパラジウム含有ゼオライト触媒
は、確かに酸素過剰の排気ガスから窒素酸化物を効率よ
く除去できるが、排気ガス浄化触媒として更に高い窒素
酸化物浄化能が要求される。
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-24421
The cobalt-containing zeolites and the cobalt- and palladium-containing zeolite catalysts disclosed in JP-A-8, JP-A-4-363144 and JP-A-5-208138 certainly efficiently remove nitrogen oxides from exhaust gas in excess of oxygen. However, a higher nitrogen oxide purification capacity is required as an exhaust gas purification catalyst.

【0012】本発明の目的は、特開平4−244218
号公報、特開平4−363144号公報および特開平5
−208138号公報における、窒素酸化物、一酸化炭
素及び炭化水素を含む酸素過剰な排気ガスから、窒素酸
化物、一酸化炭素及び炭化水素を除去する方法におい
て、より高い排気ガス浄化率の排気ガス浄化方法を提供
するものである。
The object of the present invention is to solve the problems described in JP-A-4-244218.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-363144 and Japanese Patent Application Laid-Open No.
-208138, in a method for removing nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons from oxygen-rich exhaust gas containing nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, the exhaust gas has a higher exhaust gas purification rate. It provides a purification method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するため鋭意検討した結果、コバルトおよび硫酸
マグネシウム又はコバルト、パラジウムおよび硫酸マグ
ネシウムを含有したゼオライトを触媒として使用するこ
とにより、窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰な
排気ガスから、窒素酸化物を効率良く除去できることを
見出し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that cobalt and magnesium sulfate or a zeolite containing cobalt, palladium and magnesium sulfate is used as a catalyst to obtain nitrogen. The inventors have found that nitrogen oxides can be efficiently removed from oxygen-excess exhaust gas containing oxides and hydrocarbons, and have completed the present invention.

【0014】即ち、本発明は窒素酸化物および炭化水素
を含む酸素過剰な排気ガスから、窒素酸化物を除去する
にあたり、コバルトおよびマグネシウム又はコバルト、
パラジウムおよびマグネシウムを含有したゼオライトを
触媒として用いることを特徴とする排気ガス浄化方法を
提供するものである。
That is, in the present invention, when removing nitrogen oxides from exhaust gas in excess of oxygen containing nitrogen oxides and hydrocarbons, cobalt and magnesium or cobalt,
An exhaust gas purification method characterized by using zeolite containing palladium and magnesium as a catalyst.

【0015】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.

【0016】本発明において用いるゼオライトは、一般
に、 xM2/nO・Al23・ySiO2・zH2O (但し、nは陽イオンMの原子価、xは0.8〜1.2
の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である) の組成を有する結晶性のアルミノシリケートであり、天
然品および合成品として多くの種類が知られている。本
発明に用いられるゼオライトの種類は特に限定はされな
いが、SiO2/Al23モル比が10以上であること
が望ましい。代表的には、フェリエライト、Y、モルデ
ナイト、ZSM−5、ZSM−11等を挙げることがで
きる。これらのうちZSM−5が最も好ましい。また、
これらのゼオライトはそのまま用いても良いが、これを
NH4Cl,NH4NO3,(NH42SO4等でイオン交
換したNH4型あるいはこれを焼成あるいは鉱酸等でプ
ロトンにイオン交換し、H型として用いても一向に差し
支えない。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の
陽イオンを含んでいても一向に差し支えない。
The zeolite used in the present invention, generally, xM 2 / n O · Al 2 O 3 · ySiO 2 · zH 2 O ( where, n is the valence of the cation M, x is 0.8 to 1.2
, Y is a number of 2 or more, and z is a number of 0 or more), and is a crystalline aluminosilicate, and many types are known as natural products and synthetic products. The type of zeolite used in the present invention is not particularly limited, but it is desirable that the SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio is 10 or more. Typically, ferrierite, Y, mordenite, ZSM-5, ZSM-11 and the like can be mentioned. Of these, ZSM-5 is most preferred. Also,
These zeolites may be used as they are, but they are ion-exchanged with NH 4 Cl, NH 4 NO 3 , (NH 4 ) 2 SO 4 or the like in the NH 4 type or they are calcined or ion-exchanged with protons by mineral acid or the like. However, there is no problem even if it is used as an H type. Further, it does not matter even if it contains cations such as alkali metals and alkaline earth metals.

【0017】本発明の排気ガス浄化触媒は、コバルトお
よび硫酸マグネシウム又はコバルト、パラジウムおよび
硫酸マグネシウムを含有することを特徴とする。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is characterized by containing cobalt and magnesium sulfate or cobalt, palladium and magnesium sulfate.

【0018】ゼオライトにコバルトを含有させる方法は
特に限定されず、イオン交換法、含浸担持法等で行えば
よい。コバルトをイオン交換する場合、コバルトイオン
を含む溶液にゼオライトを投入し、20〜100℃で数
時間〜数十時間撹拌して行えばよい。使用するコバルト
塩としては、酢酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、塩化物等を
挙げることができる。
The method of incorporating cobalt into zeolite is not particularly limited, and it may be carried out by an ion exchange method, an impregnation supporting method, or the like. When carrying out ion exchange of cobalt, the zeolite may be added to a solution containing cobalt ions and stirred at 20 to 100 ° C. for several hours to several tens hours. Examples of the cobalt salt used include acetate, nitrate, oxalate, chloride and the like.

【0019】また、ゼオライトにパラジウムを含有させ
る方法は特に限定されず、イオン交換法、含浸担持法等
により行えばよい。ゼオライトにパラジウムをイオン交
換する場合、アンモニアを配位したパラジウムイオンを
含む溶液にゼオライトを投入し、20〜100℃で数時
間〜数十時間撹拌して行えばよい。使用するパラジウム
塩としては酢酸塩、硝酸塩、アンミン錯塩、塩化物等が
挙げられる。
The method of incorporating palladium into zeolite is not particularly limited, and it may be carried out by an ion exchange method, an impregnation supporting method or the like. When the palladium is ion-exchanged with the zeolite, the zeolite may be added to a solution containing palladium ions coordinated with ammonia and stirred at 20 to 100 ° C. for several hours to several tens of hours. Examples of the palladium salt used include acetate, nitrate, ammine complex salt, chloride and the like.

【0020】ゼオライトに硫酸マグネシウムを含有させ
る方法は特に限定されず、含浸担持法、物理混合法等で
行えばよい。硫酸マグネシウムを含浸担持する場合、硫
酸マグネシウムを含む溶液にゼオライトを投入し、加熱
により溶媒を除去すればよい。
The method of incorporating magnesium sulfate into zeolite is not particularly limited, and it may be carried out by an impregnation supporting method, a physical mixing method, or the like. When impregnating and supporting magnesium sulfate, zeolite may be added to a solution containing magnesium sulfate and the solvent may be removed by heating.

【0021】ゼオライトにコバルト、パラジウムおよび
硫酸マグネシウムを含有させる順序は特に限定されず、
最終的にゼオライトにコバルトおよび硫酸マグネシウム
又はコバルト、パラジウムおよび硫酸マグネシウムを含
有させればよい。
The order of incorporating cobalt, palladium and magnesium sulfate in the zeolite is not particularly limited,
Finally, the zeolite may contain cobalt and magnesium sulfate or cobalt, palladium and magnesium sulfate.

【0022】コバルト、パラジウムおよび硫酸マグネシ
ウムの含有量は特に限定されないが、コバルトの含有量
はCoO/Al23モル比で表わして0.2〜2.5が
好ましく、0.8〜2.0がさらに好ましい。パラジウ
ムの含有量はPdO/Al23モル比で表して0.01
〜1.0が好ましく、0.05〜0.4が更に好まし
い。硫酸マグネシウムの含有量はMgO/Al23モル
比で表して0.15〜5.0が好ましく、0.2〜4.
0が更に好ましい。CoO/Al23モル比が0.2よ
りも低い場合、十分な活性が得られない。また、CoO
/Al23モル比を2.5より高くしても、コバルトを
多くした効果が得られにくい。PdO/Al23モル比
が0.01より低い場合、十分な活性が得られない。ま
た、PdO/Al23モル比が1.0より高くてもパラ
ジウムを多くした効果が得られない。MgO/Al23
モル比が0.15より低い場合、十分な活性が得られな
い。また、MgO/Al23モル比が5.0より高くて
も硫酸マグネシウムを多くした効果が得られない。
The content of cobalt, palladium and magnesium sulfate is not particularly limited, but the content of cobalt is preferably 0.2 to 2.5, expressed as CoO / Al 2 O 3 molar ratio, and 0.8 to 2. 0 is more preferable. The content of palladium is 0.01 in terms of PdO / Al 2 O 3 molar ratio.
Is preferably 1.0 to 1.0, more preferably 0.05 to 0.4. The content of magnesium sulfate is preferably 0.15 to 5.0, expressed as a MgO / Al 2 O 3 molar ratio, and 0.2 to 4.
0 is more preferable. When the CoO / Al 2 O 3 molar ratio is lower than 0.2, sufficient activity cannot be obtained. In addition, CoO
Even if the / Al 2 O 3 molar ratio is higher than 2.5, it is difficult to obtain the effect of increasing cobalt. When the PdO / Al 2 O 3 molar ratio is lower than 0.01, sufficient activity cannot be obtained. Further, even if the PdO / Al 2 O 3 molar ratio is higher than 1.0, the effect of increasing the amount of palladium cannot be obtained. MgO / Al 2 O 3
When the molar ratio is lower than 0.15, sufficient activity cannot be obtained. Further, even if the MgO / Al 2 O 3 molar ratio is higher than 5.0, the effect of increasing magnesium sulfate cannot be obtained.

【0023】コバルトおよび硫酸マグネシウム、もしく
はコバルトおよびパラジウムおよび硫酸マグネシウムを
含有させたゼオライトは、触媒として用いるに際して、
乾燥や焼成等の前処理を行ってから用いてもよい。
Zeolite containing cobalt and magnesium sulfate, or cobalt, palladium and magnesium sulfate, when used as a catalyst,
You may use it after performing pretreatment, such as drying and baking.

【0024】本発明に係わるコバルトおよび硫酸マグネ
シウム、もしくはコバルトおよびパラジウムおよび硫酸
マグネシウムを含有したゼオライト触媒は、粉状体、ペ
レット状体、ハニカム状体等の形状、構造等は問わな
い。さらに、金属元素の導入は成型後に行うこともでき
る。
The zeolite catalyst containing cobalt and magnesium sulfate or cobalt, palladium and magnesium sulfate according to the present invention may have any shape, structure, etc. such as powder, pellets and honeycombs. Further, the introduction of the metal element can be performed after the molding.

【0025】本発明の排気ガス浄化触媒は、アルミナゾ
ルやシリカゾルや粘土等のバインダーを加えて所定の形
状に成型したり、水を加えてスラリー状とし、ハニカム
等の形状のアルミナ、マグネシア、コージエライト等の
耐火性基材上に塗布してから使用してもよい。
The exhaust gas purifying catalyst of the present invention is formed into a predetermined shape by adding a binder such as alumina sol, silica sol or clay, or is made into a slurry by adding water, and alumina, magnesia, cordierite or the like in the shape of a honeycomb or the like is formed. It may be used after being coated on the refractory base material.

【0026】本発明の触媒が対象とする排気ガスは、窒
素酸化物を含む酸素過剰な排気ガスである。酸素過剰な
排気ガスとは、排気ガスに含まれる一酸化炭素や炭化水
素等の還元成分を完全に酸化するのに必要な酸素量より
も過剰に酸素を含む排気ガスを示す。また、排気ガスに
含まれる炭化水素は、特に制限はないが、本発明の触媒
は炭化水素の主成分が炭素数1のメタンである排気ガス
に対しても、効率良く排気ガスを浄化することができ
る。一般的に、自動車等の液体燃料を使用するエンジン
から排出された排気ガスに含まれる炭化水素のほとんど
は炭素数2以上の炭化水素である。一方、ガスエンジン
等の気体燃料を使用するエンジンから排出される排気ガ
スに含まれる炭化水素の主成分はメタンである。通常、
炭化水素の反応性は炭素数が多くなるほど高くなる傾向
があり、炭素数1であるメタンの場合、特に反応性が低
い。ここで、炭化水素の主成分がメタンの排気ガスと
は、排気ガス中に含まれる炭化水素の80%以上がメタ
ンである排気ガスのことを示す。このような排気ガスと
しては例えば、都市ガスを燃料とした希薄燃焼式のガス
エンジンから排出される排気ガスを挙げることができ
る。
The exhaust gas targeted by the catalyst of the present invention is an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides. Exhaust gas with excess oxygen means exhaust gas containing oxygen in excess of the amount of oxygen required to completely oxidize reducing components such as carbon monoxide and hydrocarbons contained in the exhaust gas. Further, the hydrocarbon contained in the exhaust gas is not particularly limited, but the catalyst of the present invention can efficiently purify the exhaust gas even for the exhaust gas whose main component of the hydrocarbon is methane having 1 carbon atom. You can Generally, most of the hydrocarbons contained in the exhaust gas discharged from an engine using liquid fuel such as an automobile are hydrocarbons having 2 or more carbon atoms. On the other hand, the main component of the hydrocarbon contained in the exhaust gas discharged from an engine using a gaseous fuel such as a gas engine is methane. Normal,
The reactivity of hydrocarbons tends to increase as the number of carbon atoms increases, and the reactivity is particularly low in the case of methane having 1 carbon atom. Here, the exhaust gas containing methane as a main component of hydrocarbon means an exhaust gas in which 80% or more of the hydrocarbon contained in the exhaust gas is methane. Examples of such exhaust gas include exhaust gas discharged from a lean-burn gas engine using city gas as fuel.

【0027】また、本発明の触媒を用いる場合、上記排
ガスに炭化水素を添加してもよい。添加する炭化水素と
しては、特に制限はないが、本発明の触媒は、添加する
炭化水素がメタンあるいはメタンを主成分とする炭化水
素の混合ガスであっても効率良く排気ガスを浄化するこ
とができる。メタンを主成分とする炭化水素の混合ガス
とは、混合ガス中の炭化水素の80%以上がメタンであ
る混合ガスのことを示す。添加する炭化水素の濃度は、
特に制限はなく、50ppm〜1%程度であれば良い。
更に添加量を多くしてもかまわないが、経済性の低下お
よび炭化水素浄化率の低下を招くため、あまり好ましく
ない。また、排気ガス中の炭化水素濃度が十分に高い場
合は、炭化水素を添加しなくても良い。
When the catalyst of the present invention is used, hydrocarbon may be added to the above exhaust gas. The hydrocarbon to be added is not particularly limited, but the catalyst of the present invention can efficiently purify the exhaust gas even if the added hydrocarbon is methane or a mixed gas of hydrocarbons containing methane as a main component. it can. The mixed gas of hydrocarbons containing methane as a main component means a mixed gas in which 80% or more of the hydrocarbons in the mixed gas are methane. The concentration of hydrocarbon added is
There is no particular limitation, and it may be about 50 ppm to 1%.
Although the addition amount may be increased, it is not preferable because it causes a decrease in economic efficiency and a reduction rate of hydrocarbons. Further, if the hydrocarbon concentration in the exhaust gas is sufficiently high, the hydrocarbon need not be added.

【0028】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.

【0029】[0029]

【実施例】以下、実施例において本発明をさらに詳細に
説明するが、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 below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0030】実施例1<触媒1の調製> SiO2/Al23モル比が40のNH4−ZSM−5ゼ
オライト200gを0.25MのCo(CH3COO)2
・4H2O水溶液1800mlに投入し、80℃で20
時間攪拌してイオン交換をおこなった。スラリーを固液
分離後、ゼオライトケーキを再び上記と同じ組成の水溶
液中に投入して再度イオン交換操作をおこなった。固液
分離後、20リットルの純水で洗浄し、110℃で10
時間乾燥し、Co−ZSM−5を得た。元素分析の結
果、CoO/Al23モル比は1.39であった。こう
して得られたCo−ZSM−5のゼオライトのうち10
gを、アルミナのモル数に対して1.0倍のMgSO4
・7H2Oを溶解した水溶液100mlに投入し、80
℃で減圧乾燥させMgSO4を担持した後、110℃で
20時間乾燥し、触媒1とした。元素分析の結果、Co
O/Al23モル比は1.39、MgO/Al23モル
比は1.0であった。
Example 1 <Preparation of catalyst 1> 200 g of NH 4 -ZSM-5 zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of 40 was mixed with 0.25 M of Co (CH 3 COO) 2.
・ Pour into 1800 ml of 4H 2 O aqueous solution and perform 20 at 80 ℃.
Ion exchange was performed with stirring for a time. After the solid-liquid separation of the slurry, the zeolite cake was again put into an aqueous solution having the same composition as above, and the ion exchange operation was performed again. After solid-liquid separation, wash with 20 liter of pure water,
After drying for an hour, Co-ZSM-5 was obtained. As a result of elemental analysis, the CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39. 10 of the Co-ZSM-5 zeolites thus obtained
1.0 g of MgSO 4 with respect to the number of moles of alumina
・ Put in 100 ml of an aqueous solution containing 7H 2 O,
After drying under reduced pressure at ℃ and supporting MgSO 4 , it was dried at 110 ℃ for 20 hours to obtain catalyst 1. As a result of elemental analysis, Co
The O / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39 and the MgO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.0.

【0031】実施例2<触媒2の調製> 実施例1で得たCo−ZSM−5のうち10gを、アル
ミナのモル数に対して1.0倍のMgSO4・7H2Oお
よび0.1倍のPd(NO32を溶解した水溶液100
mlに投入し、80℃で減圧乾燥させPdおよびMgS
4を担持した後、110℃で20時間乾燥し、触媒2
を得た。元素分析の結果、CoO/Al23モル比は
1.39、MgO/Al23モル比は1.0、PdO/
Al23モル比は0.1であった。
Example 2 <Preparation of Catalyst 2> 10 g of Co-ZSM-5 obtained in Example 1 was added to MgSO 4 .7H 2 O in an amount of 1.0 times the molar number of alumina and 0.1. Aqueous solution 100 containing twice as much Pd (NO 3 ) 2
It is put in ml and dried under reduced pressure at 80 ° C to obtain Pd and MgS.
After supporting O 4 , it was dried at 110 ° C. for 20 hours to obtain catalyst 2.
Got As a result of elemental analysis, CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39, MgO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.0, and PdO /
The Al 2 O 3 molar ratio was 0.1.

【0032】実施例3<触媒3の調製> MgSO4・7H2Oをアルミナのモル数に対して3.0
倍としたこと以外は実施例2と同様にし触媒3を得た。
元素分析の結果、CoO/Al23モル比は1.39、
MgO/Al23モル比は3.0、PdO/Al23
ル比は0.1であった。
Example 3 <Preparation of catalyst 3> MgSO 4 .7H 2 O was added in an amount of 3.0 with respect to the number of moles of alumina.
A catalyst 3 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount was doubled.
As a result of elemental analysis, the CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39,
The MgO / Al 2 O 3 molar ratio was 3.0 and the PdO / Al 2 O 3 molar ratio was 0.1.

【0033】比較例1<比較触媒1の調製> 実施例1で得られたCo−ZSM−5を比較触媒1とし
た。
Comparative Example 1 <Preparation of Comparative Catalyst 1> The Co-ZSM-5 obtained in Example 1 was used as Comparative Catalyst 1.

【0034】比較例2<比較触媒2の調製> MgSO4・7H2OをMg(NO32・6H2Oとした
以外は実施例1と同様に行い、比較触媒2を得た。元素
分析の結果、CoO/Al23モル比は1.39、Mg
O/Al23モル比は1.0であった。
Comparative Example 2 <Preparation of Comparative Catalyst 2> Comparative catalyst 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that Mg (NO 3 ) 2 .6H 2 O was used instead of MgSO 4 .7H 2 O. As a result of elemental analysis, the molar ratio of CoO / Al 2 O 3 is 1.39, Mg
The O / Al 2 O 3 molar ratio was 1.0.

【0035】比較例3<比較触媒3の調製> 実施例1で得たCo−ZSM−5のうち10gを、アル
ミナのモル数に対して0.1倍のPd(NO32を溶解
した水溶液100mlに投入し、80℃で減圧乾燥させ
Pdを担持した後、110℃で20時間乾燥し、比較触
媒3を得た。元素分析の結果、CoO/Al23モル比
は1.39、PdO/Al23モル比は0.1であっ
た。
Comparative Example 3 <Preparation of Comparative Catalyst 3> 10 g of Co-ZSM-5 obtained in Example 1 was dissolved in Pd (NO 3 ) 2 in an amount 0.1 times the number of moles of alumina. It was put into 100 ml of an aqueous solution, dried under reduced pressure at 80 ° C. to support Pd, and then dried at 110 ° C. for 20 hours to obtain a comparative catalyst 3. As a result of elemental analysis, the CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39 and the PdO / Al 2 O 3 molar ratio was 0.1.

【0036】比較例4<比較触媒4の調製> MgSO4・7H2Oをアルミナのモル数に対して0.1
倍としたこと以外は実施例2と同様にし比較触媒4を得
た。元素分析の結果、CoO/Al23モル比は1.3
9、MgO/Al23モル比は0.1、PdO/Al2
3モル比は0.1であった。
Comparative Example 4 <Preparation of Comparative Catalyst 4> MgSO 4 .7H 2 O was added to 0.1 mol of alumina.
Comparative catalyst 4 was obtained in the same manner as in Example 2 except that the amount was doubled. As a result of elemental analysis, the CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.3.
9, MgO / Al 2 O 3 molar ratio is 0.1, PdO / Al 2
The O 3 molar ratio was 0.1.

【0037】比較例5<比較触媒5の調製> MgSO・7HOをMg(NO32・6H2Oとし
た以外は実施例2と同様に行い、比較触媒5を得た。元
素分析の結果、CoO/Al23モル比は1.39、M
gO/Al23モル比は1.0、PdO/Al23モル
比は0.1であった。
[0037] except that Comparative Example 5 MgSO 4 · 7H 2 O <Preparation of Comparative Catalyst 5> was Mg (NO 3) 2 · 6H 2 O is performed in the same manner as in Example 2 to obtain a comparative catalyst 5. As a result of elemental analysis, CoO / Al 2 O 3 molar ratio was 1.39, M
The molar ratio of gO / Al 2 O 3 was 1.0, and the molar ratio of PdO / Al 2 O 3 was 0.1.

【0038】実施例4<触媒評価1> 触媒1および比較触媒1〜2を各々打錠成型後破砕し、
12〜20メッシュに整粒し、その1.2gを常圧固定
床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1時間
前処理を施した後、表1に示す組成のガスを500ml
/分で流通させ、350℃、400℃および500℃に
おける触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時の
NOxの浄化率を表2に示した。CO浄化率はいずれの
触媒においてもほぼ100%であった。なお、NOx浄
化率は次式から求めた値である。
Example 4 <Catalyst Evaluation 1> Catalyst 1 and Comparative Catalysts 1 and 2 were crushed after tableting, respectively.
The particles were sized to 12 to 20 mesh, and 1.2 g of the sized particles was packed in a fixed-pressure atmospheric reactor. After pretreatment at 500 ° C. for 1 hour under air flow, 500 ml of gas having the composition shown in Table 1 is used.
The catalyst activity was measured at 350 ° C, 400 ° C and 500 ° C. Table 2 shows the NOx purification rate when the temperature reached a steady state. The CO purification rate was almost 100% for all the catalysts. The NOx purification rate is a value calculated from the following equation.

【0039】 NOx浄化率(%)=(NOxin−NOxout )/NOxin×100 NOxin :反応管入口NOx濃度 NOxout :反応管出口NOx濃度NOx purification rate (%) = (NOxin−NOxout) / NOxin × 100 NOxin: Reaction tube inlet NOx concentration NOxout: Reaction tube outlet NOx concentration

【0040】[0040]

【表1】 [Table 1]

【0041】[0041]

【表2】 [Table 2]

【0042】実施例5<触媒評価2> 触媒2〜3および比較触媒3〜5を各々打錠成型後破砕
し、12〜20メッシュに整粒し、その1.2gを常圧
固定床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1
時間前処理を施した後、表1に示す組成のガスを500
ml/分で流通させ、400℃および500℃における
触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOx
浄化率を表3に示した。CO浄化率はいずれの触媒にお
いてもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は実
施例4と同様に求めた値である。
Example 5 <Catalyst evaluation 2> Catalysts 2 to 3 and comparative catalysts 3 to 5 were crushed after tableting, respectively, and then crushed to 12 to 20 mesh, 1.2 g of which was fixed under atmospheric pressure. Filled. 1 at 500 ° C under air flow
After the pretreatment for an hour, the gas having the composition shown in Table 1 was added to 500
The catalyst activity was measured at 400 ° C. and 500 ° C. at a flow rate of ml / min. NOx when it reaches a steady state at each temperature
The purification rate is shown in Table 3. The CO purification rate was almost 100% for all the catalysts. The NOx purification rate is a value obtained in the same manner as in Example 4.

【0043】[0043]

【表3】 [Table 3]

【0044】実施例6<触媒評価3> 触媒1および比較触媒1〜2を各々打錠成型後破砕し、
12〜20メッシュに整粒し、その5.0gを常圧固定
床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1時間
前処理を施した後、表4に示す組成のガスを500ml
/分で流通させ、400℃および500℃における触媒
活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOxの浄
化率を表5に示した。CO浄化率はいずれの触媒におい
てもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は実施
例4と同様に求めた値である。
Example 6 <Catalyst Evaluation 3> Catalyst 1 and Comparative Catalysts 1 and 2 were crushed after tableting, respectively.
The particle size was adjusted to 12 to 20 mesh, and 5.0 g of the sized powder was charged into a fixed-pressure atmospheric reactor. After pretreatment at 500 ° C. for 1 hour under air flow, 500 ml of gas having the composition shown in Table 4 is used.
The catalyst activity was measured at 400 ° C and 500 ° C. Table 5 shows the purification rates of NOx when the temperature reaches a steady state. The CO purification rate was almost 100% for all the catalysts. The NOx purification rate is a value obtained in the same manner as in Example 4.

【0045】[0045]

【表4】 [Table 4]

【0046】[0046]

【表5】 [Table 5]

【0047】実施例7<触媒評価4> 触媒2〜3および比較触媒3〜5を各々打錠成型後破砕
し、12〜20メッシュに整粒し、その5.0gを常圧
固定床反応装置に充填した。空気流通下、500℃で1
時間前処理を施した後、表4に示す組成のガスを500
ml/分で流通させ、400℃および500℃における
触媒活性を測定した。各温度で定常に達した時のNOx
浄化率を表6に示した。CO浄化率はいずれの触媒にお
いてもほぼ100%であった。なお、NOx浄化率は実
施例4と同様に求めた値である。
Example 7 <Catalyst Evaluation 4> Catalysts 2 to 3 and comparative catalysts 3 to 5 were crushed after tableting, respectively, and then crushed to 12 to 20 mesh, 5.0 g of which were fixed under atmospheric pressure in a fixed bed reactor. Filled. 1 at 500 ° C under air flow
After pretreatment for an hour, the composition of the gas shown in Table 4 was changed to 500
The catalyst activity was measured at 400 ° C. and 500 ° C. at a flow rate of ml / min. NOx when it reaches a steady state at each temperature
The purification rate is shown in Table 6. The CO purification rate was almost 100% for all the catalysts. The NOx purification rate is a value obtained in the same manner as in Example 4.

【0048】[0048]

【表6】 [Table 6]

【0049】[0049]

【発明の効果】表2、表3、表5および表6の結果よ
り、本発明のコバルトおよび硫酸マグネシウム又はコバ
ルト、パラジウムおよび硫酸マグネシウムを含有したゼ
オライトを触媒として用いることにより、窒素酸化物お
よび炭化水素を含む酸素過剰な排気ガスから窒素酸化物
を効率よく除去できることは明らかである。また、本発
明の方法によれば、上記排気ガスの炭化水素の主成分が
メタンである排気ガスであっても、比較触媒と比べ高い
浄化率で、窒素酸化物を除去することができる。従って
本発明は、環境保全上極めて有意義である。
From the results of Table 2, Table 3, Table 5 and Table 6, the use of the cobalt and magnesium sulfate of the present invention or the zeolite containing cobalt, palladium and magnesium sulfate as a catalyst results in nitrogen oxide and carbonization. It is clear that nitrogen oxides can be efficiently removed from oxygen-rich exhaust gas containing hydrogen. Further, according to the method of the present invention, nitrogen oxides can be removed at a higher purification rate than that of the comparative catalyst even if the exhaust gas is methane as a main component of hydrocarbons in the exhaust gas. Therefore, the present invention is extremely significant in terms of environmental protection.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01D 53/36 102 H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B01D 53/36 102 H

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒素酸化物および炭化水素を含む酸素過剰
な排気ガスから、窒素酸化物を除去するにあたり、コバ
ルトおよび硫酸マグネシウム又はコバルト、パラジウム
および硫酸マグネシウムを含有したゼオライトを触媒と
して用いることを特徴とする排気ガス浄化方法。
1. When removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons, cobalt and magnesium sulfate or a zeolite containing cobalt, palladium and magnesium sulfate is used as a catalyst. Exhaust gas purification method.
【請求項2】排気ガスに含まれる炭化水素の主成分がメ
タンである請求項1記載の排気ガス浄化方法。
2. The exhaust gas purification method according to claim 1, wherein the main component of the hydrocarbon contained in the exhaust gas is methane.
JP5307949A 1993-12-08 1993-12-08 Method for purifying exhaust gas Pending JPH07155546A (en)

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