JPH07313885A - Nitrogen oxides removing catalyst and method - Google Patents

Nitrogen oxides removing catalyst and method

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JPH07313885A
JPH07313885A JP6132576A JP13257694A JPH07313885A JP H07313885 A JPH07313885 A JP H07313885A JP 6132576 A JP6132576 A JP 6132576A JP 13257694 A JP13257694 A JP 13257694A JP H07313885 A JPH07313885 A JP H07313885A
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JP
Japan
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catalyst
oxide
nitrogen
exhaust gas
nitrogen oxides
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JP6132576A
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Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Miyadera
達雄 宮寺
Mika Saitou
美香 斎藤
Kiyohide Yoshida
清英 吉田
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Riken Corp
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Riken Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To effectively remove nitrogen oxides from a combustion exhaust gas contg. excess oxygen by adding a reducing agent to the combustion exhaust gas and bringing the resulting exhaust gas into contact with a catalyst consisting of a specific first catalyst and a specific second catalyst. CONSTITUTION:This catalyst consists of the first catalyst obtained by depositing 0.2 to 15wt.% (expressed in terms of metal element) of metal selected among Al, Sn and In or oxide thereof on a porous inorganic oxide, and the second catalyst obtained by depositing 0.2 to 50wt.% (in the same terms as above) of any one of oxide, sulfate and oxysulfate of metal element selected among W, V, Mn, Mo, Nb, Ta, Fe and Cu and 0.05 to 5wt.% (in the same terms as above) of metal element selected among Pt, Pd, Ru, Rh, Ir and Au on a porous inorganic oxide. The combustion exhaust gas to which a reducing agent is added is brought into contact with the catalyst at 150 to 600 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒素酸化物と過剰の酸素
を含む燃焼排ガスから、窒素酸化物を効果的に除去する
とともに、残留及び未反応の一酸化炭素及び炭化水素な
どの化合物も酸化除去することのできる触媒及び方法に
関する。
The present invention effectively removes nitrogen oxides from flue gas containing nitrogen oxides and excess oxygen, and also oxidizes compounds such as residual and unreacted carbon monoxide and hydrocarbons. It relates to catalysts and methods that can be removed.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
用エンジン等の内燃機関や、工場等に設置された燃焼機
器、家庭用ファンヒーターなどから排出される各種の燃
焼排ガス中には、過剰の酸素とともに一酸化窒素、二酸
化窒素等の窒素酸化物(一般にNOx と呼ばれる)が含ま
れている。ここで、窒素酸化物とは一般に、一酸化窒素
及び/又は二酸化窒素を指し、また、「過剰の酸素を含
む」とは、その排ガス中に含まれる一酸化炭素、水素、
炭化水素等の未燃焼成分を燃焼するのに必要な理論酸素
量より多い酸素を含むことを意味する。
2. Description of the Related Art Excessive amounts of combustion exhaust gas discharged from internal combustion engines such as automobile engines, combustion equipment installed in factories, household fan heaters, etc. Nitrogen oxides (generally called NOx) such as nitric oxide and nitrogen dioxide are contained together with oxygen. Here, the nitrogen oxides generally refer to nitric oxide and / or nitrogen dioxide, and the phrase "containing excess oxygen" means carbon monoxide, hydrogen,
It is meant to contain more oxygen than the theoretical amount of oxygen required to burn unburned components such as hydrocarbons.

【0003】このような窒素酸化物は酸性雨の原因の一
つとされ、環境上の大きな問題となっている。そのた
め、各種燃焼機器が排出する排ガス中の窒素酸化物を除
去するさまざまな方法が検討されている。
Such nitrogen oxides are considered to be one of the causes of acid rain and have become a serious environmental problem. Therefore, various methods for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from various combustion devices have been studied.

【0004】過剰の酸素を含む燃焼排ガスから窒素酸化
物を除去する方法として、特に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、アンモニアを用
いる選択的接触還元法が実用化されている。
As a method for removing nitrogen oxides from combustion exhaust gas containing excess oxygen, a selective catalytic reduction method using ammonia is used, particularly for large-scale fixed combustion devices (large combustors such as factories). It has been put to practical use.

【0005】しかしながら、上記の方法においては、窒
素酸化物の還元剤として用いるアンモニアが高価である
こと、また未反応のアンモニアが排出しないように排ガ
ス中の窒素酸化物濃度を計測しながらアンモニア注入量
を制御しなければならないこと、さらに装置が大型とな
ること等の問題点がある。
However, in the above method, ammonia used as a reducing agent for nitrogen oxides is expensive, and the amount of injected ammonia is measured while measuring the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas so that unreacted ammonia is not discharged. Must be controlled, and the size of the device must be large.

【0006】また、別な方法として、水素、一酸化炭
素、炭化水素等のガスを還元剤として用い、窒素酸化物
を還元する非選択的接触還元法があるが、この方法で
は、効果的な窒素酸化物の低減除去を実行するためには
排ガス中の酸素との理論反応量以上の還元剤を添加しな
ければならず、還元剤を多量に消費する欠点がある。こ
のため非選択的接触還元法は、実際上は、理論空燃比付
近で燃焼した残存酸素濃度の低い排ガスに対してのみ有
効となり、汎用性に乏しく実際的でない。
[0006] As another method, there is a non-selective catalytic reduction method for reducing nitrogen oxides by using a gas such as hydrogen, carbon monoxide or hydrocarbon as a reducing agent, but this method is effective. In order to reduce and remove nitrogen oxides, it is necessary to add a reducing agent in an amount equal to or larger than a theoretical reaction amount with oxygen in exhaust gas, and there is a drawback that a large amount of reducing agent is consumed. Therefore, the non-selective catalytic reduction method is practically effective only for the exhaust gas having a low residual oxygen concentration that is burned in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, and is not versatile and impractical.

【0007】そこで、ゼオライト又はそれに遷移金属を
担持した触媒を用いて、排ガス中の酸素との理論反応量
以下の還元剤を添加して窒素酸化物を除去する方法が提
案された(たとえば、特開昭63-100919 号、同63-28372
7 号、特開平1-130735号、及び日本化学会第59春季年会
(1990年)2A526、同第60秋季年会 (1990年)3L420、3L42
2 、3L423 等) 。
Therefore, there has been proposed a method for removing nitrogen oxides by adding a reducing agent in an amount equal to or less than a theoretical reaction amount with oxygen in exhaust gas by using zeolite or a catalyst supporting a transition metal thereon (for example, a special method). Kaisho 63-100919, 63-28372
No. 7, JP-A-1-130735, and 59th Annual Meeting of the Chemical Society of Japan
(1990) 2A526, 60th Autumn Meeting (1990) 3L420, 3L42
2, 3L423, etc.).

【0008】しかしながら、これらの方法では、水分を
含まないような模擬排ガスに対しては高い効率で窒素酸
化物を除去することはできるが、実際の排ガスでは水分
を10%程度含有するので、窒素酸化物の除去率が著し
く低下することがわかった。また、これらの方法では、
窒素酸化物の還元反応の最適温度が400 〜600 ℃程度と
比較的高くなる不都合もある。
However, although these methods can remove nitrogen oxides with high efficiency from a simulated exhaust gas containing no water, the actual exhaust gas contains about 10% of water, so It was found that the oxide removal rate was significantly reduced. Also, with these methods,
There is also the disadvantage that the optimum temperature for the reduction reaction of nitrogen oxides is relatively high at around 400-600 ° C.

【0009】メタノールを排ガス中に添加し、このメタ
ノール含有排ガスを300℃程度でアルミナに接触さ
せ、窒素酸化物を低減する方法(「触媒」vol.33、No.
2、59ページ、1991年)も提案されているが、この方法
では窒素酸化物の低減特性が低く、実際的ではない。
A method in which methanol is added to exhaust gas and the exhaust gas containing methanol is brought into contact with alumina at about 300 ° C. to reduce nitrogen oxides (“Catalyst” vol.33, No. 33).
(Page 2, 59, 1991) is also proposed, but this method is not practical because it has a low nitrogen oxide reducing property.

【0010】したがって、本発明の目的は、固定燃焼装
置および酸素過剰条件で燃焼するガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等からの燃焼排ガスのように、窒素酸
化物及び一酸化炭素、炭化水素等の未燃焼分に対する理
論反応量以上の酸素を含有する燃焼排ガスから、効率良
く窒素酸化物を除去するとともに、残留及び未反応の一
酸化炭素及び炭化水素などの化合物も酸化除去すること
ができる触媒及びそれを用いる除去方法を提供すること
である。
Therefore, an object of the present invention is to provide unburned components such as nitrogen oxides, carbon monoxide, and hydrocarbons, such as combustion exhaust gas from a fixed combustion device and a gasoline engine, a diesel engine, etc. that burn under excess oxygen conditions. A catalyst and a catalyst capable of efficiently removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing more than the theoretical reaction amount of oxygen with respect to, and also oxidizing and removing compounds such as residual and unreacted carbon monoxide and hydrocarbons It is to provide a removal method.

【0011】[0011]

【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、残留炭化水素又は、排ガスに含ま
れる窒素酸化物の量に見合った量だけ添加した炭化水素
又は含酸素有機化合物を含む排ガスを、多孔質の無機酸
化物にAl、Sn、及びInを担持した触媒と、多孔質の無機
酸化物にV系元素と白金系元素を担持した触媒とを組み
合わせた窒素酸化物除去触媒に所定の温度で接触させて
やれば、窒素酸化物を効果的に除去するとともに、残留
及び未反応の一酸化炭素及び炭化水素などの化合物も酸
化除去することが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 inventors have found that the amount of residual hydrocarbons or hydrocarbons or oxygen-containing organic compounds added in an amount commensurate with the amount of nitrogen oxides contained in the exhaust gas. Nitrogen oxide in which exhaust gas containing a compound is combined with a catalyst in which a porous inorganic oxide supports Al, Sn, and In and a catalyst in which a porous inorganic oxide supports V-based elements and platinum-based elements It was discovered that contact with a removal catalyst at a predetermined temperature can effectively remove nitrogen oxides and also remove residual and unreacted compounds such as carbon monoxide and hydrocarbons by oxidation. Completed the invention.

【0012】すなわち、窒素酸化物と、共存する未燃焼
成分に対する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガ
スから窒素酸化物を除去するとともに、残留及び未反応
の一酸化炭素及び炭化水素などの化合物も酸化除去する
本発明の触媒は、(1)多孔質の無機酸化物に(a)A
l、Sn及びInからなる群より選ばれた少なくとも一種の
金属及び/又は酸化物を0.2〜15重量%(元素換算
値)担持してなる第一の触媒と、(2)多孔質の無機酸
化物に(b)W、V、Mn、Mo、Nb、Ta、Fe及
びCuからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素の
酸化物、硫酸塩及びオキシ硫酸塩のいずれか一種以上を
0.2〜50重量%(金属元素換算値)と、(c)前記
無機酸化物の0.05〜5重量%(元素換算値)のPt、
Pd、Ru、Rh、Ir及びAuからなる群より選ばれた少なくと
も1種の元素と担持してなる第二の触媒とからなること
を特徴とする
That is, nitrogen oxides are removed from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components, and residual and unreacted compounds such as carbon monoxide and hydrocarbons are removed. The catalyst of the present invention which also oxidizes and removes (1) porous inorganic oxide (a) A
a first catalyst supporting 0.2 to 15% by weight (elemental conversion value) of at least one metal and / or oxide selected from the group consisting of l, Sn and In; The inorganic oxide (b) contains at least one of oxides, sulfates and oxysulfates of at least one element selected from the group consisting of W, V, Mn, Mo, Nb, Ta, Fe and Cu. 2 to 50% by weight (metal element conversion value), and (c) Pt of 0.05 to 5% by weight (element conversion value) of the inorganic oxide,
It is characterized by comprising a second catalyst supported with at least one element selected from the group consisting of Pd, Ru, Rh, Ir and Au.

【0013】また、窒素酸化物と、共存する未燃焼成分
に対する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスか
ら窒素酸化物を除去するとともに、残留及び未反応の一
酸化炭素及び炭化水素などの化合物も酸化除去する本発
明の方法は、上記の窒素酸化物除去触媒を用い、前記窒
素酸化物除去触媒を排ガス導管の途中に設置し、前記触
媒の上流側で炭化水素及び/又は炭素数2以上の含酸素
有機化合物、又はそれを含む燃料を添加した排ガスを前
記触媒に150〜600℃で接触させることにより、前
記窒素酸化物を除去することを特徴とする。
In addition, nitrogen oxides are removed from the combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components, and residual and unreacted compounds such as carbon monoxide and hydrocarbons are removed. In the method of the present invention for oxidizing and removing also the above-mentioned nitrogen oxide removing catalyst, the nitrogen oxide removing catalyst is installed in the middle of an exhaust gas conduit, and hydrocarbon and / or carbon number is 2 or more on the upstream side of the catalyst. The nitrogen oxides are removed by bringing the exhaust gas added with the oxygen-containing organic compound or the fuel containing the same into contact with the catalyst at 150 to 600 ° C.

【0014】以下、本発明を詳細に説明する。 [1]窒素酸化物除去触媒 本発明では、(1)多孔質の無機酸化物に(a)Al、S
n、及びInからなる群より選ばれた少なくとも一種の金
属及び/又は酸化物を0.2〜15重量%(元素換算
値)担持してなる第一の触媒と、(2)多孔質の無機酸
化物に(b)W、V、Mn、Mo、Nb、Ta、Fe及
びCuからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素の
酸化物、硫酸塩及びオキシ硫酸塩のいずれか一種以上を
0.2〜50重量%(金属元素換算値)と、(c)前記
無機酸化物の0.05〜5重量%(元素換算値)のPt、
Pd、Ru、Rh、Ir及びAuからなる群より選ばれた少なくと
も1種の元素と担持してなる第二の触媒とからなる窒素
酸化物除去触媒を排ガス導管中に設置し、窒素酸化物除
去触媒の設置位置より上流側で炭化水素及び/又は炭素
数2以上の含酸素有機化合物、又はそれを含む燃料を添
加した排ガスをこの触媒に接触させて、排ガス中の窒素
酸化物を除去する。本発明では、第一の触媒と第二の触
媒を組み合わせて用いるが、排ガス流入側に第一の触媒
を、流出側に第二の触媒を配置するのが好ましい。この
ように配置することによって、広い排ガス温度領域で窒
素酸化物を効果的に還元除去することができる。第一の
触媒では、アンモニアやシアン化水素などの含窒素化合
物が生成し、それらを利用して第二の触媒上で窒素酸化
物を更に還元する。
The present invention will be described in detail below. [1] Nitrogen Oxide Removal Catalyst In the present invention, (1) porous inorganic oxide (a) Al, S
a first catalyst supporting 0.2 to 15% by weight (element conversion value) of at least one metal and / or oxide selected from the group consisting of n and In; and (2) porous inorganic As the oxide, (b) an oxide of at least one element selected from the group consisting of W, V, Mn, Mo, Nb, Ta, Fe, and Cu, a sulfate, and an oxysulfate are used. 2 to 50% by weight (metal element conversion value) and (c) 0.05 to 5% by weight (element conversion value) Pt of the inorganic oxide,
A nitrogen oxide removal catalyst consisting of at least one element selected from the group consisting of Pd, Ru, Rh, Ir and Au and a second catalyst supported thereon is installed in the exhaust gas conduit to remove nitrogen oxides. Exhaust gas added with a hydrocarbon and / or an oxygen-containing organic compound having 2 or more carbon atoms or a fuel containing the same is brought into contact with the catalyst on the upstream side of the catalyst installation position to remove nitrogen oxides in the exhaust gas. In the present invention, the first catalyst and the second catalyst are used in combination, but it is preferable to dispose the first catalyst on the exhaust gas inflow side and the second catalyst on the outflow side. By arranging in this way, nitrogen oxides can be effectively reduced and removed in a wide exhaust gas temperature range. Nitrogen-containing compounds such as ammonia and hydrogen cyanide are produced in the first catalyst and are used to further reduce the nitrogen oxides on the second catalyst.

【0015】本発明の窒素酸化物除去触媒の第一の好ま
しい形態は、粉末状の多孔質無機酸化物に触媒活性種を
担持してなる第一及び第二の触媒をそれぞれ触媒基体に
コートしてなる触媒、又は粉末状の多孔質無機酸化物を
触媒基体にコートした後、触媒活性種を担持してなる触
媒である。触媒の基体を形成するセラミックス材料とし
ては、γ−アルミナ及びその複合酸化物(γ−アルミナ
−チタニア、γ−アルミナ−シリカ、γ−アルミナ−ジ
ルコニア等)、ジルコニア、チタニア−ジルコニアなど
の多孔質で表面積の大きい耐熱性のものが挙げられる。
高耐熱性が要求される場合、コージェライト、ムライ
ト、アルミナ及びそれらの複合物等を用いるのが好まし
い。また、窒素酸化物除去触媒の基体に公知の金属材料
を用いることもできる。
The first preferred form of the nitrogen oxide removing catalyst of the present invention is that the catalyst substrate is coated with the first and second catalysts, each of which is a powdery porous inorganic oxide carrying a catalytically active species. Or a powdery porous inorganic oxide coated on a catalyst substrate and then carrying a catalytically active species. As the ceramic material forming the base of the catalyst, γ-alumina and its composite oxide (γ-alumina-titania, γ-alumina-silica, γ-alumina-zirconia, etc.), zirconia, titania-zirconia, etc. are porous. A heat-resistant material having a large surface area can be used.
When high heat resistance is required, cordierite, mullite, alumina and their composites are preferably used. Also, a known metal material can be used for the substrate of the nitrogen oxide removal catalyst.

【0016】窒素酸化物除去触媒の基体の形状及び大き
さは、目的に応じて種々変更できる。また、基体は入口
部分、出口部分など二つ又は二つ以上の部分を組み合わ
せて用いることもできる。基体の構造としては、ハニカ
ム構造型、フォーム型、繊維状耐火物からなる三次元網
目構造型、あるいは顆粒状、ペレット状等が挙げられ
る。上記第一の触媒及び第二の触媒は同じ基体の異なる
位置にコートしてもよいし、異なる基体にコートしてか
ら組み合わせて用いてもよい。
The shape and size of the substrate of the nitrogen oxide removing catalyst can be variously changed according to the purpose. Further, the substrate may be used in combination of two or more parts such as an inlet part and an outlet part. Examples of the structure of the substrate include a honeycomb structure type, a foam type, a three-dimensional network structure type made of fibrous refractory, a granular form, a pellet form and the like. The first catalyst and the second catalyst may be coated on different positions of the same substrate, or may be coated on different substrates and then used in combination.

【0017】本発明の窒素酸化物除去触媒の第二の好ま
しい形態は、ペレット状、顆粒状又は粉末状の多孔質無
機酸化物に触媒活性種を担持し、又は触媒活性種を担持
した多孔質無機酸化物をペレット状、顆粒状又は粉末状
に成型してなる触媒を所望形状のケーシングに充填して
なる触媒である。
The second preferred form of the nitrogen oxide removal catalyst of the present invention is a pellet-like, granular-like or powder-like porous inorganic oxide carrying a catalytically active species, or a porous body carrying a catalytically active species. It is a catalyst obtained by filling a casing having a desired shape with a catalyst obtained by molding an inorganic oxide into pellets, granules or powder.

【0018】(1)第一の触媒 第一の触媒は、多孔質の無機酸化物に(a)Al、Sn、及
びInからなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び
/又は酸化物を担持してなるものを用いる。多孔質の無
機酸化物としては、多孔質のアルミナ、シリカ、チタニ
ア、ジルコニア及びそれらの複合酸化物等を使用するこ
とができるが、好ましくはγ−アルミナ単独、又はシリ
カ、チタニア及びジルコニアからなる群より選ばれた少
なくとも一種を含むアルミナ系複合酸化物を用いる。多
孔質の無機酸化物にアルミナ系複合酸化物を用いる場
合、アルミナの含有率が50重量%以上であるのが好ま
しい。アルミナの含有率が50重量%未満であると、触
媒の初期除去特性が大きく低下する。γ−アルミナ又は
アルミナ系複合酸化物を用いることにより、添加した含
酸素有機化合物又はそれを含有する燃料と排ガス中の窒
素酸化物との反応が効率良く起こる。
(1) First Catalyst The first catalyst comprises (a) at least one metal and / or oxide selected from the group consisting of Al, Sn, and In supported on a porous inorganic oxide. Use what is done. As the porous inorganic oxide, it is possible to use porous alumina, silica, titania, zirconia and their composite oxides, preferably γ-alumina alone, or a group consisting of silica, titania and zirconia. An alumina-based composite oxide containing at least one selected from the above is used. When the alumina-based composite oxide is used as the porous inorganic oxide, the content of alumina is preferably 50% by weight or more. When the content of alumina is less than 50% by weight, the initial removal property of the catalyst is significantly deteriorated. By using γ-alumina or an alumina-based composite oxide, the reaction between the added oxygen-containing organic compound or the fuel containing the same and the nitrogen oxide in the exhaust gas occurs efficiently.

【0019】第一の触媒で用いるアルミナなどの多孔質
の無機酸化物の比表面積は10m2/g以上であるのが
好ましい。比表面積が10m2 /g未満であると、排ガ
スと無機酸化物(及びこれに担持した銀成分)との接触
面積が小さくなり、良好な窒素酸化物の除去が行えな
い。より好ましい多孔質無機酸化物の比表面積は30m
2 /g以上である。
The specific surface area of the porous inorganic oxide such as alumina used in the first catalyst is preferably 10 m 2 / g or more. When the specific surface area is less than 10 m 2 / g, the contact area between the exhaust gas and the inorganic oxide (and the silver component supported on it) becomes small, and the nitrogen oxide cannot be removed well. More preferable specific surface area of the porous inorganic oxide is 30 m
2 / g or more.

【0020】本発明では、上記したγ−アルミナ、アル
ミナ系複合酸化物等の無機酸化物にAl、Sn、及びInを担
持した触媒を用いるが、それらの合計担持量は、無機酸
化物の重量の0.2〜15重量%(元素換算値)とする
のがよい。担持量が上記範囲の下限値未満では、窒素酸
化物の除去効果が顕著とはならず、また、上限値を超す
量を担持しても窒素酸化物の除去率の向上はみられず、
上限を15重量%とする。より好ましい担持量を無機酸
化物の重量の0.5〜10重量%とする。
In the present invention, a catalyst in which Al, Sn, and In are supported on the above-mentioned inorganic oxide such as γ-alumina and alumina-based composite oxide is used, and the total supported amount thereof is the weight of the inorganic oxide. 0.2 to 15% by weight (elemental conversion value) is preferable. When the supported amount is less than the lower limit value of the above range, the effect of removing nitrogen oxides is not significant, and even if the amount exceeds the upper limit value, the removal rate of nitrogen oxides is not improved, and
The upper limit is 15% by weight. A more preferable loading amount is 0.5 to 10% by weight based on the weight of the inorganic oxide.

【0021】なお、無機酸化物へのAl、Sn、及びInの金
属及び/又は酸化物の担持は、塩酸塩、硝酸塩等の水溶
液又はエタノールなどの有機溶剤溶液に上述した多孔質
の無機酸化物を浸漬し、70℃及び200℃で乾燥後、
アンモニア水に浸漬し、70〜600℃で段階的に昇温
して焼成することにより行うことができる。なお、焼成
されて得られる触媒において、Al、Sn、及びInは酸化物
の形で存在すると思われる。
The metal and / or oxide of Al, Sn, and In is supported on the inorganic oxide by using the above-mentioned porous inorganic oxide in an aqueous solution of hydrochloride, nitrate or the like or an organic solvent solution such as ethanol. Dip and dry at 70 ° C and 200 ° C,
It can be carried out by immersing in ammonia water and gradually heating at 70 to 600 ° C. and firing. Note that Al, Sn, and In are considered to exist in the form of oxides in the catalyst obtained by firing.

【0022】なお、上記触媒の第一の好ましい形態で
は、基体上に設ける第一の触媒の厚さは、一般に、基体
材と、この触媒との熱膨張特性の違いから制限される場
合が多い。基体上に設ける触媒の厚さを300μm以下
とするのがよい。このような厚さとすれば、使用中に熱
衝撃等で触媒が破損することを防ぐことができる。基体
の表面に触媒を形成する方法は公知のウォシュコート
法、粉末法等によって行われる。
In the first preferred embodiment of the above catalyst, the thickness of the first catalyst provided on the substrate is generally limited due to the difference in thermal expansion characteristics between the substrate material and this catalyst. . The thickness of the catalyst provided on the substrate is preferably 300 μm or less. With such a thickness, it is possible to prevent the catalyst from being damaged by thermal shock during use. The catalyst is formed on the surface of the substrate by a known washcoat method, powder method or the like.

【0023】また、基体の表面上に設ける第一触媒の量
は、基体の20〜300g/リットルとするのが好まし
い。触媒の量が20g/リットル未満では良好なNOx の
除去が行えない。一方、触媒の量が300g/リットル
を超えると除去特性はそれほど上がらず、圧力損失が大
きくなる。より好ましくは、基体の表面上に設ける第一
の触媒を基体の50〜250g/リットルとする。
The amount of the first catalyst provided on the surface of the substrate is preferably 20 to 300 g / liter of the substrate. If the amount of catalyst is less than 20 g / liter, good NOx cannot be removed. On the other hand, when the amount of the catalyst exceeds 300 g / liter, the removal characteristics do not improve so much and the pressure loss increases. More preferably, the first catalyst provided on the surface of the substrate is 50 to 250 g / liter of the substrate.

【0024】(2)第二の触媒 第二の触媒は、多孔質無機酸化物に触媒活性種である
(b)W、V、Mn、Mo、Nb、Ta、Fe及びCu
からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素の酸化
物、硫酸塩及びオキシ硫酸塩のいずれか一種以上と、
(c)Pt、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuとからなる群より選ば
れた少なくとも一種の金属元素とを担持してなる。多孔
質無機酸化物としては、チタニア、アルミナ、ジルコニ
ア及びシリカのいずれか又はそれらの複合酸化物などの
多孔質で表面積の大きい耐熱性のセラミックスが挙げら
れる。好ましくはチタニア又はチタニアを含む複合酸化
物を用いる。
(2) Second catalyst The second catalyst is (b) W, V, Mn, Mo, Nb, Ta, Fe and Cu which are catalytically active species in the porous inorganic oxide.
At least one element oxide, sulfate and oxysulfate selected from the group consisting of, and
(C) It carries at least one metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Rh, Ir, and Au. Examples of the porous inorganic oxides include porous and large surface area heat-resistant ceramics such as titania, alumina, zirconia and silica, or composite oxides thereof. Preferably, titania or a composite oxide containing titania is used.

【0025】W、V、Mo、Mn、Nb、Ta、Fe及
びCuのうち、W、V、Mo及び/又はMnを用いるの
が好ましく、Mo、W及び/又はVを用いるのがより好
ましい。第二の触媒で無機酸化物に担持するW系の元素
(c)の量は、上述の多孔質の無機酸化物を基準(10
0重量%)として0.2〜50重量%(金属元素換算
値)とし、好ましくは0.5〜8重量%、より好ましく
は0.5〜5重量%(金属元素換算値)とする。W系元
素の担持量が前記無機酸化物に対して、50重量%を超
しても効果に変化がない。W系などの元素を用いること
により、アンモニア、シアン化水素などの含窒素化合物
を還元剤とする窒素酸化物の除去が可能になる。また、
本発明では、アンモニアなどの含窒素化合物による窒素
酸化物の還元反応を促進する触媒であれば、W系などの
元素に限らず用いることが可能である。
Of W, V, Mo, Mn, Nb, Ta, Fe and Cu, W, V, Mo and / or Mn are preferably used, and Mo, W and / or V are more preferably used. The amount of the W-based element (c) supported on the inorganic oxide by the second catalyst is based on the above-mentioned porous inorganic oxide (10
0% by weight) is 0.2 to 50% by weight (metal element conversion value), preferably 0.5 to 8% by weight, and more preferably 0.5 to 5% by weight (metal element conversion value). The effect does not change even when the amount of the W-based element carried exceeds 50% by weight with respect to the inorganic oxide. By using a W-based element or the like, it becomes possible to remove nitrogen oxides using a nitrogen-containing compound such as ammonia or hydrogen cyanide as a reducing agent. Also,
In the present invention, any catalyst that accelerates the reduction reaction of nitrogen oxides by a nitrogen-containing compound such as ammonia can be used without being limited to W-based elements and the like.

【0026】また、Pt、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuのうち、
Pt、Pd、Ru、Rh及びAuの少なくとも一種を用いるのが好
ましく、特にPt、Pd及びAuの少なくとも一種が好まし
い。Pt、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuの少なくとも一種の担持
量は無機酸化物を100重量%として、5重量%以下
(元素換算値)とする。担持量が無機酸化物の5重量%
を超えると銀成分による除去効果が大きく低下する。な
お、担持量の下限値を0.01重量%とするのが好まし
い。より好ましい担持量は0.1〜4重量%である。
Of Pt, Pd, Ru, Rh, Ir and Au,
It is preferable to use at least one of Pt, Pd, Ru, Rh, and Au, and particularly preferable is at least one of Pt, Pd, and Au. The supported amount of at least one of Pt, Pd, Ru, Rh, Ir and Au is 5% by weight or less (elemental conversion value) with 100% by weight of the inorganic oxide. 5% by weight of inorganic oxide
If it exceeds, the removal effect by the silver component is greatly reduced. The lower limit of the supported amount is preferably 0.01% by weight. A more preferable loading amount is 0.1 to 4% by weight.

【0027】第二の触媒におけるW系酸化物とPt、Pd、
Ru、Rh、Ir及びAuの一種以上を担持する方法としては、
公知の含浸法、沈澱法、ゾル−ゲル法、粉末法等を用い
ることができる。その際、各元素のアンモニウム塩、し
ゅう酸塩、硫酸塩、炭酸塩、硝酸塩又は塩酸塩等の混合
水溶液に多孔質無機酸化物を浸漬するか、それぞれの元
素化合物水溶液に多孔質の無機酸化物を順番に浸漬し、
50〜150℃、特に70℃で乾燥後、100〜600
℃で段階的に昇温して焼成することによって行われる。
この焼成は空気中、酸素雰囲気下、窒素雰囲気下、又は
水素ガス流下で行うが、窒素雰囲気下又は水素ガス流下
焼成したときは、最後に300〜650℃で酸化処理を
行うと効果的である。
The W-based oxide and Pt, Pd, and
As a method of supporting one or more of Ru, Rh, Ir and Au,
Known impregnation method, precipitation method, sol-gel method, powder method and the like can be used. At that time, the porous inorganic oxide is immersed in a mixed aqueous solution of ammonium salts, oxalates, sulfates, carbonates, nitrates or hydrochlorides of the respective elements, or the porous inorganic oxide is added to the aqueous solution of each element compound. Dip in order,
100-600 after drying at 50-150 ° C, especially 70 ° C
It is carried out by gradually raising the temperature at ℃ and firing.
This firing is carried out in air, under an oxygen atmosphere, under a nitrogen atmosphere, or under a flow of hydrogen gas. When firing under a nitrogen atmosphere or under a flow of hydrogen gas, it is effective to finally carry out an oxidation treatment at 300 to 650 ° C. .

【0028】なお、上記触媒の第一の好ましい形態で
は、触媒基体上に設ける第二の触媒の厚さを300μm
以下とするのがよい。また、触媒基体の表面上に設ける
第二の触媒の量は、触媒基体の20〜300g/リット
ルとするのが好ましい。
In the first preferred embodiment of the above catalyst, the thickness of the second catalyst provided on the catalyst substrate is 300 μm.
The following is recommended. Further, the amount of the second catalyst provided on the surface of the catalyst substrate is preferably 20 to 300 g / liter of the catalyst substrate.

【0029】本発明においては、第一の触媒と、第二の
触媒との重量比(多孔質無機酸化物と触媒活性種との合
計重量の比)は、20:1〜1:2とするのが好まし
い。比率が1:2未満である(第一の触媒が少ない)
と、150〜650℃の広い温度範囲で全体的に窒素酸
化物の浄化率が低下する。一方、比率が20:1を超
え、第二の触媒が少ないと、第一の触媒上でできたアン
モニア、シアン化水素などの含窒素化合物が反応せず、
そのまま排出され、排出するガス中の含窒素化合物濃度
が増す。より好ましい第一触媒と第二触媒の重量比は1
5:1〜1:1である。
In the present invention, the weight ratio of the first catalyst and the second catalyst (the ratio of the total weight of the porous inorganic oxide and the catalytically active species) is 20: 1 to 1: 2. Is preferred. The ratio is less than 1: 2 (less first catalyst)
Then, in a wide temperature range of 150 to 650 ° C., the purification rate of nitrogen oxides is lowered overall. On the other hand, when the ratio exceeds 20: 1 and the amount of the second catalyst is small, the nitrogen-containing compounds such as ammonia and hydrogen cyanide formed on the first catalyst do not react,
As it is discharged as it is, the concentration of nitrogen-containing compounds in the discharged gas increases. More preferable weight ratio of the first catalyst and the second catalyst is 1
It is 5: 1 to 1: 1.

【0030】[2]窒素酸化物除去方法 まず、第一の触媒と第二の触媒を有する窒素酸化物触媒
を排ガス導管の途中に設置する。好ましくは、第一の触
媒が排ガスの入口側に、第二の触媒が排ガスの出口側に
位置するように配置する。
[2] Method for removing nitrogen oxide First, a nitrogen oxide catalyst having a first catalyst and a second catalyst is installed in the middle of an exhaust gas pipe. Preferably, the first catalyst is arranged on the exhaust gas inlet side and the second catalyst is arranged on the exhaust gas outlet side.

【0031】排ガス中には、残留炭化水素としてエチレ
ン、プロピレン等がある程度含まれるが、排ガス中の窒
素酸化物を還元するのに十分な量ではない場合には、外
部から炭化水素及び/又は炭素数2以上の含酸素有機化
合物、又はそれらを含む混合燃料からなる還元剤を排ガ
ス中に導入する。排ガス中に還元剤を添加するのは上記
触媒を設置した部位の上流側となる。
The exhaust gas contains ethylene, propylene and the like as residual hydrocarbons to some extent, but when the amount is not sufficient to reduce the nitrogen oxides in the exhaust gas, hydrocarbons and / or carbon are externally supplied. A reducing agent composed of several oxygen-containing organic compounds or a mixed fuel containing them is introduced into the exhaust gas. The reducing agent is added to the exhaust gas on the upstream side of the site where the catalyst is installed.

【0032】外部から導入する炭化水素としては、標準
状態でガス状又は液体状のアルカン、アルケン及び/又
はアルキンを用いることができる。標準状態でガス状の
炭化水素としては、炭素数2以上のアルカン、アルケ
ン、又はアルキンが好ましい。標準状態で液体状の炭化
水素としては、具体的に、ヘプタン、セタン、灯油、軽
油、ガソリン及び重油等の炭化水素が挙げられる。その
中でも、沸点50〜350℃の炭化水素が特に好まし
い。
As the hydrocarbon introduced from the outside, gaseous or liquid alkane, alkene and / or alkyne in a standard state can be used. The gaseous hydrocarbon in the standard state is preferably an alkane, alkene, or alkyne having 2 or more carbon atoms. Specific examples of the liquid hydrocarbon in the standard state include hydrocarbons such as heptane, cetane, kerosene, light oil, gasoline and heavy oil. Among them, hydrocarbons having a boiling point of 50 to 350 ° C. are particularly preferable.

【0033】外部から導入する含酸素有機化合物とし
て、炭素数2以上のエタノール、イソプロピルアルコー
ル等のアルコール類、又はそれらを含む燃料を用いるこ
とができる。外部から導入する還元剤の量は、重量比
(添加する還元剤の重量/排ガス中の窒素酸化物(NO
として算出)の重量)が0.1〜5となるようにするの
が好ましい。この重量比が0.1未満であると、窒素酸
化物の除去率が大きくならない。一方、重量比が5を超
えると、燃費悪化につながる。
As the oxygen-containing organic compound introduced from the outside, alcohols having 2 or more carbon atoms such as ethanol and isopropyl alcohol, or fuel containing them can be used. The amount of the reducing agent introduced from the outside depends on the weight ratio (weight of the reducing agent added / nitrogen oxide (NO
It is preferable that the weight) calculated as is 0.1 to 5. If this weight ratio is less than 0.1, the nitrogen oxide removal rate does not increase. On the other hand, if the weight ratio exceeds 5, it leads to deterioration of fuel efficiency.

【0034】また、炭化水素又は含酸素有機化合物を含
有する燃料を添加する場合、燃料としてガソリン、軽
油、灯油などを用いるのが好ましい。この場合、還元剤
の量は上記と同様に重量比(添加する還元剤の重量/排
ガス中の窒素酸化物の重量)が0.1〜5となるように
設定する。
When a fuel containing a hydrocarbon or an oxygen-containing organic compound is added, it is preferable to use gasoline, light oil, kerosene or the like as the fuel. In this case, the amount of the reducing agent is set so that the weight ratio (weight of reducing agent to be added / weight of nitrogen oxide in exhaust gas) is 0.1 to 5 similarly to the above.

【0035】本発明では、含酸素有機化合物、炭化水素
又はアンモニア等による窒素酸化物の還元除去を効率的
に進行させるために、触媒の全体見かけ空間速度は 50
0,000h-1以下とする。空間速度が 500,000h-1を越え
ると、窒素酸化物の還元反応が十分に起こらず、窒素酸
化物の除去率が低下する。好ましい空間速度は 450,000
-1以下、より好ましい空間速度は 300,000h-1以下と
する。そのうち、第一の触媒における空間速度は 150,0
00h-1以下、好ましくは 100,000h-1以下とする。第一
の触媒の空間速度が 150,000h-1を越えると、窒素酸化
物の還元反応が十分に起こらず、窒素酸化物の除去率が
低下する。また、第二の触媒における空間速度は 200,0
00h-1以下、好ましくは 150,000h-1以下とする。第二
の触媒の空間速度が 200,000h-1を越えると、炭化水
素、一酸化炭素などの酸化除去特性は低下する。
In the present invention, the overall apparent space velocity of the catalyst is 50 in order to efficiently proceed the reduction and removal of nitrogen oxides by oxygen-containing organic compounds, hydrocarbons or ammonia.
It shall be less than 0,000 h -1 . When the space velocity exceeds 500,000 h -1 , the reduction reaction of nitrogen oxides does not sufficiently occur and the removal rate of nitrogen oxides decreases. Preferred space velocity is 450,000
h -1 or less, more preferably space velocity and 300,000H -1 or less. Among them, the space velocity in the first catalyst is 150,0
It is set to 00h -1 or less, preferably 100,000h -1 or less. When the space velocity of the first catalyst exceeds 150,000 h -1 , the reduction reaction of nitrogen oxides does not sufficiently occur and the removal rate of nitrogen oxides decreases. The space velocity in the second catalyst is 200,0.
It is set to 00h -1 or less, preferably 150,000h -1 or less. When the space velocity of the second catalyst exceeds 200,000 h -1 , the oxidative removal characteristics of hydrocarbons, carbon monoxide, etc. deteriorate.

【0036】また、本発明では、還元剤と窒素酸化物と
の反応が起きる触媒の設置部位における排ガスの温度を
150〜600℃に保つ。排ガスの温度が150℃未満
であると還元剤と窒素酸化物との反応特性が低下し、良
好な窒素酸化物の除去を行うことができない。一方、6
00℃を超す温度とすると添加した還元剤自身の燃焼が
始まり、これらの物質の添加による窒素酸化物の還元除
去が効率良く行えない。好ましくは、排ガス温度を20
0〜550℃とする。
Further, in the present invention, the temperature of the exhaust gas at the catalyst installation site where the reaction between the reducing agent and the nitrogen oxide occurs is maintained at 150 to 600 ° C. If the temperature of the exhaust gas is less than 150 ° C., the reaction characteristics between the reducing agent and the nitrogen oxides deteriorate, and the nitrogen oxides cannot be removed well. On the other hand, 6
When the temperature exceeds 00 ° C, the added reducing agent itself starts to burn, and the nitrogen oxides cannot be reduced and removed efficiently by adding these substances. The exhaust gas temperature is preferably 20
The temperature is 0 to 550 ° C.

【0037】[0037]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1 市販のペレット状のγ−アルミナ10g(直径1.5m
m、長さ約2〜3mm、比表面積260m2 /g)を硝
酸インジウム水溶液に浸漬し、70℃で乾燥後、空気中
で100℃、125℃、150℃、200℃、300
℃、400℃、及び500℃で各2時間、600℃で5
時間焼成し、γ−アルミナに対して3.2重量%のイン
ジウム(金属元素換算値)を担持したインジウム触媒
(第一の触媒)を調製した。
The present invention will be described in more detail by the following specific examples. Example 1 10 g of commercially available pelletized γ-alumina (diameter: 1.5 m
m, length about 2 to 3 mm, specific surface area 260 m 2 / g) is immersed in an aqueous solution of indium nitrate, dried at 70 ° C., and then in air 100 ° C., 125 ° C., 150 ° C., 200 ° C., 300
2 hours each at ℃, 400 ℃ and 500 ℃, 5 at 600 ℃
It was calcined for a period of time to prepare an indium catalyst (first catalyst) supporting 3.2% by weight of indium (metal element conversion value) with respect to γ-alumina.

【0038】次に、同様のγ−アルミナペレット2gに
塩化白金酸水溶液を用いて白金を1重量%(元素換算
値)担持させたあと、水にバナジウム酸アンモニウムと
しゅう酸を加え、水浴上で加熱溶解させて放冷した水溶
液に投入し、30分間浸漬し、アルミナペレットに対し
てバナジウムを5重量%(金属元素換算値)担持し、上
記同様に乾燥、焼成を行い、80℃、100℃、120
℃で各2時間乾燥し、そのあと、酸素20%を含む窒素
気流下、120℃から500℃まで5時間かけを昇温し
て、Pt、V触媒(第二の触媒)を調製した。
Next, 2 g of the same γ-alumina pellet was loaded with 1% by weight of platinum (elemental conversion value) using an aqueous solution of chloroplatinic acid, and then ammonium vanadate and oxalic acid were added to water, and the mixture was placed on a water bath. It is put into an aqueous solution which is dissolved by heating and allowed to cool, immersed for 30 minutes, and 5% by weight of vanadium is supported on alumina pellets (metal element conversion value), dried and fired in the same manner as above, and then at 80 ° C and 100 ° C. , 120
Each was dried at 2 ° C for 2 hours, and then heated from 120 ° C to 500 ° C over 5 hours in a nitrogen stream containing 20% oxygen to prepare a Pt, V catalyst (second catalyst).

【0039】第一の触媒(インジウム触媒)約13.5
g及び第二の触媒(Pt、V触媒)約1.2gからなる
触媒を、排ガスの流入側にインジウム触媒が、また流出
側にPt、V触媒がそれぞれ位置するように反応管内に
セットした。次に、表1に示す組成のガス(一酸化窒
素、一酸化炭素、酸素、エタノール、窒素及び水分)を
毎分4.4リットル(標準状態)の流量で流して(第一
の触媒の見かけ空間速度は約8,000h-1、第二の触
媒の見かけ空間速度は約100,000h-1であ
る。)、反応管内の排ガス温度を150℃から550℃
まで50℃ごとに変化させ、それぞれの温度でエタノー
ルと窒素酸化物とを反応させた。
First catalyst (indium catalyst) about 13.5
g and the second catalyst (Pt, V catalyst) of about 1.2 g were set in the reaction tube so that the indium catalyst was located on the inflow side of the exhaust gas and the Pt, V catalyst was on the outflow side. Next, a gas having the composition shown in Table 1 (nitrogen monoxide, carbon monoxide, oxygen, ethanol, nitrogen, and water) was flowed at a flow rate of 4.4 liters per minute (standard state) (the appearance of the first catalyst). the space velocity of about 8,000h -1, apparent space velocity of the second catalyst is about 100,000h -1.), 550 ℃ the exhaust gas temperature in the reaction tube from 0.99 ° C.
Up to 50 ° C., and ethanol and nitrogen oxide were reacted at each temperature.

【0040】表1成分 濃度 一酸化窒素 500 ppm (乾燥ベース) 酸素 10 容量% (乾燥ベース) 一酸化炭素 100 ppm (乾燥ベース) エタノール 500 ppm (乾燥ベース)窒素 残部 水分 10 容量%(上記成分の総体積に対し
て)
Table 1 Component Concentrations Nitric oxide 500 ppm (dry basis) Oxygen 10% by volume (dry basis) Carbon monoxide 100 ppm (dry basis) Ethanol 500 ppm (dry basis) Nitrogen Residual water 10% by volume (of the above ingredients) (For total volume)

【0041】反応管通過後のガス中の窒素酸化物(一酸
化窒素と二酸化窒素の合計量)の濃度を化学発光式窒素
酸化物分析計により測定し、窒素酸化物の除去率を求め
た。結果を表2に示す。
The concentration of nitrogen oxides (total amount of nitric oxide and nitrogen dioxide) in the gas after passing through the reaction tube was measured by a chemiluminescence type nitrogen oxide analyzer to determine the removal rate of nitrogen oxides. The results are shown in Table 2.

【0042】実施例2 実施例1と同じ触媒を用い、表1に示す成分のうち、エ
タノールの代わりにプロピレン(500ppm)を用
い、実施例1と同じように窒素酸化物の除去実験を行な
った。また、一酸化炭素及び炭化水素(プロピレン)の
濃度はそれぞれCO計、HC計により測定し、一酸化炭
素及び炭化水素の除去率を求めた。実験結果を表2に示
す。
Example 2 Using the same catalyst as in Example 1, except that among the components shown in Table 1, propylene (500 ppm) was used instead of ethanol, a nitrogen oxide removal experiment was conducted in the same manner as in Example 1. . Further, the concentrations of carbon monoxide and hydrocarbon (propylene) were measured with a CO meter and an HC meter, respectively, and the removal rates of carbon monoxide and hydrocarbon were obtained. The experimental results are shown in Table 2.

【0043】実施例3 実施例1と同様の方法でγ−アルミナ10gを塩化第一
錫のエタノール溶液に浸漬し、70℃で乾燥後、空気中
で200℃で各2時間処理した。次に、室温でアンモニ
ア水溶液を含浸し、再び乾燥し、最終的に600℃で5
時間焼成し、γ−アルミナに対して2重量%の錫(金属
元素換算値)を担持した錫触媒(第一の触媒)を調製し
た。
Example 3 In the same manner as in Example 1, 10 g of γ-alumina was immersed in an ethanol solution of stannous chloride, dried at 70 ° C., and then treated in air at 200 ° C. for 2 hours each. Then, it is impregnated with aqueous ammonia solution at room temperature, dried again, and finally at 600 ° C.
It was calcined for a period of time to prepare a tin catalyst (first catalyst) supporting 2% by weight of tin (metal element conversion value) on γ-alumina.

【0044】第一の触媒(錫触媒)約13.5g及び実
施例1と同じ第二の触媒(Pt、V触媒)約1.2gか
らなる触媒を、排ガスの流入側に錫触媒が、また流出側
にPt、V触媒がそれぞれ位置するように反応管内にセ
ットした。次に、表1の組成の混合ガスを用いて実施例
1と同じ条件で窒素酸化物の除去実験を行なった。実験
結果を表2に示す。
A catalyst comprising about 13.5 g of the first catalyst (tin catalyst) and about 1.2 g of the same second catalyst (Pt, V catalyst) as in Example 1 was used. It was set in the reaction tube so that the Pt and V catalysts were located on the outflow side. Next, a nitrogen oxide removal experiment was conducted under the same conditions as in Example 1 using the mixed gas having the composition shown in Table 1. The experimental results are shown in Table 2.

【0045】実施例4 実施例1と同様な方法で、粉末状γ−アルミナ(比表面
積200m2 /g)に硝酸インジウムを用いて、インジ
ウムを2.6重量%(金属元素換算値)担持させた触媒
約3.3gを、市販のコージェライト製ハニカム状成形
体(直径30mm、長さ約37.5mm、400セル/
インチ2 )にコートし、乾燥後600℃まで段階的に焼
成し、インジウム触媒(第一の触媒)を調製した。
Example 4 Indium nitrate was used on powdery γ-alumina (specific surface area 200 m 2 / g) in the same manner as in Example 1 to support indium in an amount of 2.6% by weight (metal element conversion value). About 3.3 g of the catalyst was added to a commercially available cordierite honeycomb formed body (diameter 30 mm, length about 37.5 mm, 400 cells /
An indium catalyst (first catalyst) was prepared by coating the coating film on an inch 2 ), drying it, and then calcining it stepwise to 600 ° C.

【0046】次に、チタニア粉末(比表面積50m2
g)に塩化白金酸水溶液を用いて白金を1重量%(チタ
ニア基準)担持させたあと、タングステン酸アンモニウ
ムパラ五水和物、しゅう酸に水を加えて水浴上で加熱し
て溶解させた水溶液に投入し、30分間浸漬し、チタニ
アに対してタングステンを3重量%(金属元素換算値)
担持し、スラリー状にした。上記インジウム触媒と同様
のハニカム状成形体(直径30mm、長さ約4.2m
m)にスラリーを0.4g(乾燥ベース)コートした。
実施例1と同様の条件で乾燥、焼成を行い、白金、タン
グステン触媒(第二の触媒)を調製した。
Next, titania powder (specific surface area 50 m 2 /
An aqueous solution prepared by supporting 1% by weight of platinum (based on titania) with an aqueous solution of chloroplatinic acid (g) and then adding ammonium tungstate parapentahydrate and oxalic acid and heating them in a water bath to dissolve them. 3 minutes by weight of tungsten with respect to titania (metal element conversion value)
Supported and made into a slurry. Honeycomb shaped body similar to the above indium catalyst (diameter 30 mm, length about 4.2 m
m) was coated with 0.4 g (dry basis) of the slurry.
Drying and firing were performed under the same conditions as in Example 1 to prepare a platinum / tungsten catalyst (second catalyst).

【0047】反応管内の排ガスの流入側にインジウム触
媒、流出側にPt、W触媒をそれぞれセットし、表1に
示す組成のガスで実施例1と同様に評価した(インジウ
ム触媒の見かけ空間速度は約10,000h-1、Pt、
W触媒の見かけ空間速度は約90,000h-1であ
る。)。実験結果を表2に示す。
An indium catalyst was set on the inflow side of the exhaust gas in the reaction tube, and a Pt and W catalyst were set on the outflow side, and the gas having the composition shown in Table 1 was evaluated in the same manner as in Example 1 (the apparent space velocity of the indium catalyst was About 10,000 h -1 , Pt,
The apparent space velocity of the W catalyst is about 90,000 h -1 . ). The experimental results are shown in Table 2.

【0048】実施例5 実施例4と同様な方法で、インジウム触媒を調製した。
また、実施例4と同様な方法で、粉末状チタニアに白金
を1重量%、タングステンを1重量%、バナジウムを2
重量%(それぞれ金属元素換算値)を担持した後、ハニ
カム状成形体にコートしてPt、W、V触媒(第二の触
媒)を調製した。
Example 5 An indium catalyst was prepared in the same manner as in Example 4.
In the same manner as in Example 4, 1% by weight of platinum, 1% by weight of tungsten and 2% of vanadium were added to the powdered titania.
After supporting the weight% (each metal element conversion value), the honeycomb formed body was coated to prepare a Pt, W, V catalyst (second catalyst).

【0049】反応管内の排ガスの流入側にインジウム触
媒、流出側にPt、W、V触媒をそれぞれセットし、実
施例2で用いたのと同じ組成のガスで実施例2と同様に
評価した(インジウム触媒の見かけ空間速度は約10,
000h-1、Pt、W、V触媒の見かけ空間速度は約9
0,000h-1である。)。実験結果を表2に示す。
An indium catalyst was set on the inflow side of the exhaust gas in the reaction tube, and a Pt, W, and V catalyst was set on the outflow side, and the same composition as that used in Example 2 was used for evaluation in the same manner as in Example 2 ( Apparent space velocity of indium catalyst is about 10,
000h -1 , apparent space velocity of Pt, W, V catalyst is about 9
It is 10,000 h -1 . ). The experimental results are shown in Table 2.

【0050】比較例1 実施例1で用いたインジウム触媒のみを用い、表1に示
す組成のガスを用いて、実施例1と同じ条件(見かけ空
間速度は8,000h-1である。)で窒素酸化物の除去
実験を行なった。結果を表2に示す。
Comparative Example 1 Using only the indium catalyst used in Example 1 and using the gas having the composition shown in Table 1, under the same conditions as in Example 1 (apparent space velocity is 8,000 h −1 ). A nitrogen oxide removal experiment was conducted. The results are shown in Table 2.

【0051】比較例2 実施例1で用いたインジウム触媒のみを用い、実施例2
で用いたのと同じ組成のガスを用いて、実施例2と同じ
条件(見かけ空間速度は8,000h-1である。)で窒
素酸化物の除去実験を行なった。結果を表2に示す。
Comparative Example 2 Example 2 was carried out using only the indium catalyst used in Example 1.
A nitrogen oxide removal experiment was conducted using the gas having the same composition as used in Example 2 under the same conditions as in Example 2 (the apparent space velocity was 8,000 h −1 ). The results are shown in Table 2.

【0052】 表2 窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)の除去率 反応温度 除去率(NOx 、CO、HC)(%)(℃) 除去成分 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 150 NOx − − 15.7 − CO − − − − HC − − − − 200 NOx − − 50.3 − CO − − − − HC − − − − 250 NOx 28.5 − 64.3 32.2 CO − − − − HC − − − − 300 NOx 67.6 23.2 72.6 69.7 CO − 100 − − HC − 88 − − 350 NOx 52.4 48.8 52 50.5 CO − 100 − − HC − 100 − − 400 NOx 42.1 83.8 35.5 41.5 CO − 100 − − HC − 100 − − 450 NOx 30.1 70.2 32.1 25.6 CO − 100 − − HC − 100 − − 500 NOx − 45.5 30.3 − CO − 100 − − HC − 100 − − 550 NOx − 20.4 25.5 − CO − 100 − − HC − 100 − − (注) −: 未測定Table 2 Nitrogen oxide (NOx), carbon monoxide (CO), hydrocarbon (HC) removal rates Reaction temperature Removal rates (NOx, CO, HC) (%) (° C) Removal components Example 1 Implementation Example 2 Example 3 Example 4 150 NOx − − 15.7 − CO − − − − HC − − − − 200 NOx − − 50.3 − CO − − − − HC − − − − 250 NOx 28.5 − 64.3 32.2 CO − − − − HC − − − − 300 NOx 67.6 23.2 72.6 69.7 CO − 100 − − HC − 88 − − 350 NOx 52.4 48.8 5250 .5 CO-100-HC-100-400 NOx 42.1 83.8 35.5 41.5 CO-100-HC-100--450 NOx 30.1 70.2 32.1 25.6 C - 100 - - HC - 100 - - 500 NOx - 45.5 30.3 - CO - 100 - - HC - 100 - - 550 NOx - 20.4 25.5 - CO - 100 - - HC -100- (Note)-: Not measured

【0053】 表2(続き) 窒素酸化物(NOx)、一酸化炭素(CO)、炭化水素(HC)の除去率 反応温度 除去率(NOx 、CO、HC)(%) (℃) 除去成分 実施例5 比較例1 比較例2 250 NOx − 14.2 − CO − − − HC − − − 300 NOx 20.1 55 25.5 CO 91.5 − 43 HC 75.4 − 35.4 350 NOx 32.2 50.2 43.3 CO 100 − 62 HC 82.2 − 35.7 400 NOx 58.4 40.6 70.3 CO 100 − 74.3 HC 100 − 43.5 450 NOx 60.4 − 61.6 CO 100 − 75.5 HC 100 − 65.2 500 NOx 40.1 − 38.7 CO 100 − 83 HC 100 − 72.2 550 NOx 20.4 − 18.9 CO 100 − 94.5 HC 100 − 88.5 (注) −: 未測定Table 2 (continued) Removal rate of nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC) Reaction temperature Removal rate (NOx, CO, HC) (%) (° C) Removal component implementation Example 5 Comparative Example 1 Comparative Example 2 250 NOx-14.2-CO --- HC --- 300 NOx 20.1 55 25.5 CO 91.5-43 HC 75.4-35.4 350 NOx 32. 2 50.2 43.3 CO 100-62 HC 82.2-35.7 400 NOx 58.4 40.6 70.3 CO 100-74.3 HC 100-43.5 450 NOx 60.4-61. 6 CO 100-75.5 HC 100-65.2 500 NOx 40.1-38.7 CO 100-83 HC 100-72.2 550 NOx 20.4-18.9 CO 100 94.5 HC 100-88.5 (Note)-: Not measured

【0054】表2からわかるように、ともに還元剤とし
てエタノールを用いた実施例1と比較例1、又はともに
還元剤としてプロピレンを用いた実施例2と比較例2を
比較すると、いずれも実施例の方の窒素酸化物除去率が
高かった。また、一酸化炭素及び炭化水素の除去率にお
いて比較例2よりも、実施例2及び5の方が高かった。
As can be seen from Table 2, when Example 1 and Comparative Example 1 both using ethanol as the reducing agent, or Example 2 and Comparative Example 2 both using propylene as the reducing agent are compared, both are Examples. The nitrogen oxide removal rate was higher. Further, the removal rates of carbon monoxide and hydrocarbons were higher in Examples 2 and 5 than in Comparative Example 2.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の触媒及び
方法によれば、過剰の酸素を含む排ガス中の窒素酸化物
を効率良く除去することができる。また、本発明の触媒
及び方法では、排ガス中に水分が10%程度含まれてい
た場合でも窒素酸化物の除去を効率良く行うことができ
る。さらに、一酸化炭素及び炭化水素などの化合物も効
率よく除去することができる。
As described in detail above, according to the catalyst and method of the present invention, nitrogen oxides in exhaust gas containing excess oxygen can be efficiently removed. Further, with the catalyst and method of the present invention, nitrogen oxides can be efficiently removed even when the exhaust gas contains about 10% of water. Furthermore, compounds such as carbon monoxide and hydrocarbons can be removed efficiently.

【0056】本発明の窒素酸化物除去触媒及び除去方法
は、各種燃焼機、自動車等の排ガスに含まれる窒素酸化
物の除去に広く利用することができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The catalyst and method for removing nitrogen oxides of the present invention can be widely used for removing nitrogen oxides contained in exhaust gas from various combustors and automobiles.

───────────────────────────────────────────────────── 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 B01J 23/08 ZAB A 23/14 ZAB A 23/84 ZAB 23/847 23/85 ZAB A B01D 53/36 104 A B01J 23/84 301 A (72)発明者 斎藤 美香 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内 (72)発明者 吉田 清英 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location B01J 23/08 ZAB A 23/14 ZAB A 23/84 ZAB 23/847 23/85 ZAB A B01D 53 / 36 104 A B01J 23/84 301 A (72) Inventor Mika Saito 4-14-1, Suehiro, Kumagaya, Saitama Prefecture Riken Kumagaya Works (72) Inventor Kiyohide Yoshida 4-Suehiro, Kumagaya, Saitama 14th No. 1 Stock Company Riken Kumagaya Works

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去するとともに、残留及び未反応の一酸化
炭素及び炭化水素などの化合物も酸化除去する触媒であ
って、(1)多孔質の無機酸化物に(a)Al、Sn及びIn
からなる群より選ばれた少なくとも一種の金属及び/又
は酸化物を0.2〜15重量%(元素換算値)担持して
なる第一の触媒と、(2)多孔質の無機酸化物に(b)
W、V、Mn、Mo、Nb、Ta、Fe及びCuからな
る群より選ばれた少なくとも一種の元素の酸化物、硫酸
塩及びオキシ硫酸塩のいずれか一種以上を0.2〜50
重量%(金属元素換算値)と、(c)前記無機酸化物の
0.05〜5重量%(元素換算値)のPt、Pd、Ru、Rh、
Ir及びAuからなる群より選ばれた少なくとも1種の元素
と担持してなる第二の触媒とからなることを特徴とする
窒素酸化物除去触媒。
1. A compound such as residual and unreacted carbon monoxide and hydrocarbons, as well as removing nitrogen oxides from a flue gas containing nitrogen oxides and oxygen in excess of the stoichiometric amount for coexisting unburned components. It is also a catalyst for oxidizing and removing (1) porous inorganic oxide (a) Al, Sn and In
A first catalyst supporting 0.2 to 15% by weight (elemental conversion value) of at least one metal and / or oxide selected from the group consisting of (2) porous inorganic oxide ( b)
0.2 to 50 of any one or more of oxides, sulfates and oxysulfates of at least one element selected from the group consisting of W, V, Mn, Mo, Nb, Ta, Fe and Cu.
Wt% (metal element conversion value) and (c) 0.05 to 5 weight% (element conversion value) of Pt, Pd, Ru, Rh of the inorganic oxide,
A nitrogen oxide removing catalyst, comprising a second catalyst supported with at least one element selected from the group consisting of Ir and Au.
【請求項2】 請求項1に記載の窒素酸化物除去触媒に
おいて、前記触媒の排ガス流入側に前記第一の触媒を有
し、排ガス流出側に前記第二の触媒を有することを特徴
とする窒素酸化物除去触媒。
2. The nitrogen oxide removal catalyst according to claim 1, wherein the catalyst has the first catalyst on the exhaust gas inflow side and the second catalyst on the exhaust gas outflow side. Nitrogen oxide removal catalyst.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の窒素酸化物除去
触媒において、前記多孔質無機酸化物が、第一の触媒で
はアルミナ単独、又はシリカ、チタニア及びジルコニア
からなる群より選ばれた少なくとも一種を含むアルミナ
系複合酸化物で、第二の触媒ではチタニア、アルミナ、
ジルコニア、シリカのいずれか又はそれらの複合酸化物
であることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。
3. The nitrogen oxide removal catalyst according to claim 1, wherein the porous inorganic oxide is at least alumina selected from the group consisting of alumina, silica, titania and zirconia in the first catalyst. Alumina-based composite oxide containing one kind, with the second catalyst titania, alumina,
A nitrogen oxide removing catalyst, which is one of zirconia and silica or a composite oxide thereof.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の窒素酸
化物除去触媒において、前記触媒は前記第一及び第二の
触媒をセラッミクス製又は金属製の基体の表面にコート
してなることを特徴とする窒素酸化物除去触媒。
4. The nitrogen oxide removing catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is formed by coating the surface of a ceramic or metal substrate with the first and second catalysts. A nitrogen oxide removal catalyst characterized by:
【請求項5】 請求項1〜3のいずれかに記載の窒素酸
化物除去触媒において、前記第一及び第二の触媒の多孔
質無機酸化物はそれぞれペレット状又は顆粒状であるこ
とを特徴とする窒素酸化物除去触媒。
5. The nitrogen oxide removing catalyst according to claim 1, wherein the porous inorganic oxides of the first and second catalysts are in the form of pellets or granules, respectively. Nitrogen oxide removing catalyst.
【請求項6】 窒素酸化物と、共存する未燃焼成分に対
する理論反応量より多い酸素とを含む燃焼排ガスから窒
素酸化物を除去するとともに、残留及び未反応の一酸化
炭素及び炭化水素などの化合物も酸化除去する方法にお
いて、請求項1〜5のいずれかに記載の窒素酸化物除去
触媒を用い、前記窒素酸化物除去触媒を排ガス導管の途
中に設置し、前記触媒の上流側で炭化水素及び/又は炭
素数2以上の含酸素有機化合物、又はそれを含む燃料を
添加した排ガスを前記触媒に150〜600℃で接触さ
せることにより、前記窒素酸化物を除去することを特徴
とする窒素酸化物除去方法。
6. A compound such as residual and unreacted carbon monoxide and hydrocarbons, as well as removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and oxygen in a larger amount than the theoretical reaction amount for coexisting unburned components. In the method for oxidizing and removing also, the nitrogen oxide removal catalyst according to any one of claims 1 to 5 is used, the nitrogen oxide removal catalyst is installed in the middle of an exhaust gas conduit, and hydrocarbons and And / or nitrogen oxides characterized by removing the nitrogen oxides by contacting an exhaust gas to which an oxygen-containing organic compound having 2 or more carbon atoms or a fuel containing the same is added to the catalyst at 150 to 600 ° C. Removal method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010058113A (en) * 2008-09-04 2010-03-18 Haldor Topsoe As Process and catalyst system for reducing nitrogen oxides
JP2010184171A (en) * 2009-02-10 2010-08-26 Osaka Gas Co Ltd Catalyst and method for purification of exhaust gas

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