JPH07323215A - Exhaust gas purifying device - Google Patents

Exhaust gas purifying device

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Publication number
JPH07323215A
JPH07323215A JP6115795A JP11579594A JPH07323215A JP H07323215 A JPH07323215 A JP H07323215A JP 6115795 A JP6115795 A JP 6115795A JP 11579594 A JP11579594 A JP 11579594A JP H07323215 A JPH07323215 A JP H07323215A
Authority
JP
Japan
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exhaust gas
adsorbent
catalyst
reforming
hydrocarbons
Prior art date
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Pending
Application number
JP6115795A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoji Ichikawa
智士 市川
Toshitsugu Kamioka
敏嗣 上岡
Keiji Yamada
啓司 山田
Takahiro Kurokawa
貴弘 黒川
Masahiko Shigetsu
雅彦 重津
Hideji Iwakuni
秀治 岩国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP6115795A priority Critical patent/JPH07323215A/en
Publication of JPH07323215A publication Critical patent/JPH07323215A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To adsorb aliphatic hydrocarbons in an exhaust gas even in the presence of steam by providing a reforming material for reforming the aliphatic hydrocarbon into an aromatic hydrocarbon. CONSTITUTION:The reforming catalyst (reforming material) 3, a ternary catalyst 4 and an adsorbing catalyst (adsorbing material) 5 are arranged in this order from the upstream side in an exhaust gas passage 2 of automobile engine 1. The reforming catalyst 3 is obtained by wash-coating a monolith carrier with a gallium silicate having MFI type structure as the adsorbing material. The ternary catalyst 4 is obtained by wash-coating the monolith carrier with a catalyst powder having Pt, Pd, Rh, ceria or the like carried on gamma-alumina. The adsorbing catalyst 5 is obtained by wash-coating the monolith carrier with a Y-type zeolite having FAU type structure and carrying Pd by impregnation.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は排気ガス浄化装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying device.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車のエンジンの排気ガスの浄化のた
めに、該エンジンの排気通路に三元触媒を設けることは
一般に知られている。しかし、この三元触媒は排気ガス
温度が所定温度以上になって始めてその機能が発揮され
るものであるところ、エンジンの始動直後には排気ガス
温度が低く、排気ガス中のHC(炭化水素)が当該触媒
によって分解されない、という問題がある。
2. Description of the Related Art It is generally known to provide a three-way catalyst in an exhaust passage of an engine of an automobile for purifying exhaust gas of the engine. However, the function of the three-way catalyst is exhibited only when the exhaust gas temperature reaches or exceeds a predetermined temperature. However, the exhaust gas temperature is low immediately after the engine is started, and HC (hydrocarbon) in the exhaust gas is reduced. Is not decomposed by the catalyst.

【0003】これに対して、上記排気通路における上記
三元触媒よりも上流側にY型ゼオライトをHC吸着材と
して配設するという技術が知られている(特開平2−7
5327号公報参照)。このものは、排気ガス温度が低
いときに排気ガス中のHCを上記吸着材によって吸着
し、排気ガス温度が高くなったときに該吸着材からHC
を放出させて上記三元触媒によって分解させようとする
ものである。また、Y型ゼオライトがHC吸着材として
用いられているのは、X型ゼオライトよりもC36
着能が高く且つ耐熱性が高いため、ということである。
On the other hand, a technique is known in which Y-type zeolite is disposed as an HC adsorbent in the exhaust passage upstream of the three-way catalyst (Japanese Patent Laid-Open No. 2-7).
(See Japanese Patent No. 5327). When the exhaust gas temperature is low, the adsorbent adsorbs HC in the exhaust gas, and when the exhaust gas temperature rises, the adsorbent absorbs HC.
Is to be released and decomposed by the three-way catalyst. In addition, Y-type zeolite is used as an HC adsorbent because it has higher C 3 H 6 adsorption capacity and higher heat resistance than X-type zeolite.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記Y型ゼオ
ライトは、確かに耐熱性の点からHC吸着材として適す
るものの、本発明者の検討によれば、C2 〜C4 の低炭
素数の脂肪族炭化水素に対する吸着能はそれほど高くな
く、このような炭化水素に対する吸着能はどちらかとい
うとZSM5のようなMFI型構造を有する金属含有シ
リケートよりも劣っていた。また、HC吸着材には排気
ガス中の水蒸気が多いとHC吸着能が低下するという一
般的な問題がある。従って、上記Y型ゼオライトをHC
吸着材として用いても、排気ガス中に水蒸気が含まれて
いる場合には、所期のHC浄化を望めなくなることがわ
かった。
However, although the above Y-type zeolite is certainly suitable as an HC adsorbent from the viewpoint of heat resistance, according to the study of the present inventors, it has a low carbon number of C 2 to C 4. The ability to adsorb aliphatic hydrocarbons was not very high, and the ability to adsorb such hydrocarbons was rather inferior to metal-containing silicates having an MFI type structure such as ZSM5. Further, the HC adsorbent has a general problem that the HC adsorbing ability decreases when the amount of water vapor in the exhaust gas is large. Therefore, the above Y-type zeolite is
It was found that even when used as an adsorbent, the desired HC purification cannot be expected when the exhaust gas contains water vapor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及びその作用】本発明者
は、上記課題に対して、上記Y型ゼオライト等のミクロ
の細孔を有する各種の金属含有シリケート結晶のHC吸
着能について詳細に実験・研究を行なったところ、上記
Y型ゼオライトの上記低炭素数の脂肪族炭化水素に対す
る吸着能が低いのは、このY型ゼオライトはFAU型構
造を有しその細孔径が上記MFI型に比べて大きいこと
が原因になっている、当該FAU型構造を有する金属含
有シリケートは比較的大きな分子の炭化水素をよく吸着
する、そして、排気ガス中の脂肪族炭化水素を芳香族炭
化水素に改質させれば、水蒸気存在下においても比較的
多量の炭化水素を吸着する、という事実を見出だし、本
発明を完成するに至ったものである。
Means for Solving the Problem and Its Action The present inventor has conducted detailed experiments on the above-mentioned problems regarding the HC adsorbing ability of various metal-containing silicate crystals having microscopic pores such as the above Y-type zeolite. As a result of research, the Y-type zeolite has a low adsorption capacity for the low carbon number aliphatic hydrocarbons. The Y-type zeolite has a FAU-type structure and its pore size is larger than that of the MFI-type. Due to this, the metal-containing silicate having the FAU type structure adsorbs relatively large molecule hydrocarbons well, and the aliphatic hydrocarbons in the exhaust gas can be reformed to aromatic hydrocarbons. For example, they have found the fact that a relatively large amount of hydrocarbons are adsorbed even in the presence of water vapor, and have completed the present invention.

【0006】以下、上記課題を解決するための請求項1
〜6の各発明について具体的に説明する。
[0006] Hereinafter, a claim 1 for solving the above problems.
Each invention of 6 to 6 will be specifically described.

【0007】<請求項1に係る発明>この発明は、脂肪
族炭化水素を含有する排気ガスを浄化する排気ガス浄化
装置であって、上記排気ガス中の脂肪族炭化水素を芳香
族炭化水素に改質する改質材と、該改質材に接触した炭
化水素を吸着する吸着材とを備えていることを特徴とす
る。
<Invention of Claim 1> The present invention is an exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas containing aliphatic hydrocarbons, wherein the aliphatic hydrocarbons in the exhaust gas are converted into aromatic hydrocarbons. It is characterized in that it comprises a reforming material for reforming and an adsorbent for adsorbing hydrocarbons in contact with the reforming material.

【0008】当該発明においては、排気ガス中に低炭素
数の脂肪族炭化水素が含まれていても、これが改質材に
よって芳香族炭化水素に改質されるから、炭化水素分子
の大きさのバラツキが少なくなり、吸着材による炭化水
素の吸着に有利になる。
In the present invention, even if the exhaust gas contains an aliphatic hydrocarbon having a low carbon number, it is reformed into an aromatic hydrocarbon by the reforming agent. The variation is reduced, which is advantageous for the adsorption of hydrocarbons by the adsorbent.

【0009】上記改質材と吸着材とは排気通路におい
て、上流側と下流側とに分離配置することができるが、
互いに混合して一か所に配置するようにすることもでき
る。
The modifying material and the adsorbent can be separately arranged on the upstream side and the downstream side in the exhaust passage.
It is also possible to mix them with one another and place them in one place.

【0010】改質材の種類については、特に限定するも
のではないが、後述するガリウムシリケートが好適であ
り、またその他の芳香族化触媒を用いることもできる。
吸着材についても、炭化水素を吸着する性質があればそ
の種類を問わないが、上記改質材によって脂肪族炭化水
素が芳香族炭化水素に改質されることから、上述のY型
ゼオライトのような芳香族炭化水素の吸着能に優れたも
のが好適である。
The type of the modifier is not particularly limited, but gallium silicate described later is suitable, and other aromatization catalysts can be used.
The adsorbent may be of any type as long as it has a property of adsorbing hydrocarbons. However, since the above-mentioned reforming material reforms an aliphatic hydrocarbon into an aromatic hydrocarbon, it is possible to use the adsorbent like the above-mentioned Y-type zeolite. Those having excellent adsorption ability for various aromatic hydrocarbons are preferable.

【0011】<請求項2に係る発明>この発明は、上記
請求項1に記載されている排気ガス浄化装置において、
上記改質材と吸着材とが上記排気ガスが流れる排気通路
において上流側と下流側とに分かれて配設されているこ
とを特徴とする。
<Invention of Claim 2> The present invention provides the exhaust gas purifying apparatus as set forth in claim 1 above.
It is characterized in that the modifying material and the adsorbent are separately arranged on an upstream side and a downstream side in an exhaust passage through which the exhaust gas flows.

【0012】当該発明の場合、排気ガスは改質材によっ
て炭化水素が芳香族化された後に吸着材を通過すること
になる。
In the case of the present invention, the exhaust gas passes through the adsorbent after the hydrocarbon is aromatized by the reformer.

【0013】<請求項3に係る発明>この発明は、自動
車のエンジンの排気ガスを浄化する排気ガス浄化装置で
あって、上記エンジンの排気通路に、排気ガス中の脂肪
族炭化水素を芳香族炭化水素に改質する改質材が配設さ
れているとともに、該改質材よりも下流側には脂肪族炭
化水素を吸着する吸着能よりも芳香族炭化水素を吸着す
る吸着能の方が高い吸着材が配設されていることを特徴
とする。
<Invention of Claim 3> The present invention is an exhaust gas purification apparatus for purifying exhaust gas of an automobile engine, wherein an aliphatic hydrocarbon contained in the exhaust gas is aromatic in an exhaust passage of the engine. A reforming agent for reforming to hydrocarbons is provided, and the adsorbing ability to adsorb aromatic hydrocarbons is more downstream than the adsorbing ability to adsorb aliphatic hydrocarbons. It is characterized in that a high adsorbent is provided.

【0014】エンジンの排気ガスには炭化水素、窒素酸
化物、一酸化炭素等が含まれ、その炭化水素にはC2
4 の低炭素数の脂肪族炭化水素も比較的多く含まれて
いるが、当該発明においては、そのような脂肪族炭化水
素が芳香族炭化水素に改質された後に吸着材を通過する
ことになる。そして、該吸着材は芳香族炭化水素に対す
る吸着能が高いものであるから、上記改質材によって芳
香族炭化水素に改質された炭化水素を確実に吸着するこ
とができる。
The exhaust gas of the engine contains hydrocarbons, nitrogen oxides, carbon monoxide, etc., and the hydrocarbons contain C 2-
A relatively large amount of C 4 low carbon number aliphatic hydrocarbons is also contained, but in the present invention, such an aliphatic hydrocarbon is to be passed through an adsorbent after being reformed to an aromatic hydrocarbon. become. Since the adsorbent has a high ability to adsorb aromatic hydrocarbons, it is possible to reliably adsorb the hydrocarbons that have been reformed into aromatic hydrocarbons by the reformer.

【0015】脂肪族炭化水素を吸着する吸着能よりも芳
香族炭化水素を吸着する吸着能の方が高い吸着材として
は、上述のY型ゼオライトのような細孔径が比較的大き
いFAU型構造を有する金属含有シリケートが好適であ
る。
As an adsorbent having a higher adsorption capacity for adsorbing aromatic hydrocarbons than that for adsorbing aliphatic hydrocarbons, a FAU type structure having a relatively large pore size, such as Y-type zeolite described above, is used. The metal-containing silicates it has are suitable.

【0016】<請求項4に係る発明>この発明は、上記
請求項1、請求項2又は請求項3に記載されている排気
ガス浄化装置において、上記改質材が、結晶格子の一部
がGaによって構成されているガリウムシリケートであ
り、上記吸着材が、Y型ゼオライトであることを特徴と
する。
<Invention of Claim 4> This invention is the exhaust gas purifying apparatus as set forth in claim 1, claim 2 or claim 3, in which the modifier has a part of a crystal lattice. It is gallium silicate composed of Ga, and the adsorbent is a Y-type zeolite.

【0017】当該発明においては、改質材はガリウムシ
リケートであるから脂肪族炭化水素を芳香族炭化水素に
よく改質し、吸着材はY型ゼオライトであるから当該芳
香族炭化水素をよく吸着する。ここに、上記ガリウムシ
リケートによって上記改質が行なわれるのは、該ガリウ
ムシリケートが脂肪族炭化水素に対する吸着能を有する
こと、そして、結晶格子の一部を構成するGaが芳香族
化触媒としての機能を高めることによる、と考えられ
る。従って、当該ガリウムシリケートは低炭素数の脂肪
族炭化水素の吸着性を高いものにするためにMFI型と
することが好適である。
In the present invention, since the reforming material is gallium silicate, the aliphatic hydrocarbon is well modified into an aromatic hydrocarbon, and since the adsorbing material is Y-type zeolite, the aromatic hydrocarbon is well adsorbed. . Here, the above-mentioned modification by the gallium silicate is carried out because the gallium silicate has an adsorbing ability for an aliphatic hydrocarbon, and Ga constituting a part of the crystal lattice functions as an aromatization catalyst. It is believed that this is due to increasing Therefore, the gallium silicate is preferably of MFI type in order to enhance the adsorptivity of aliphatic hydrocarbons having a low carbon number.

【0018】<請求項5に係る発明>この発明は、上記
請求項2又は請求項3に記載されている排気ガス浄化装
置において、上記改質材と吸着材との間に三元触媒が配
置されていて、上記改質材が、結晶格子の一部がGaに
よって構成されているガリウムシリケートであり、上記
吸着材が、Y型ゼオライトであることを特徴とする。
<Invention of Claim 5> This invention is the exhaust gas purifying apparatus as described in claim 2 or claim 3, in which a three-way catalyst is arranged between the reforming material and the adsorbing material. The modifying material is gallium silicate whose crystal lattice is partially composed of Ga, and the adsorbing material is Y-type zeolite.

【0019】当該発明において、三元触媒を吸着材の下
流に配置せずに改質材と吸着材との間に配置しているの
は、排気ガスが排出されるときには三元触媒に対して炭
化水素が常に供給されるようにし、該三元触媒が活性温
度に達した場合には直ちにその触媒機能が発揮されるよ
うにするためである。
In the present invention, the three-way catalyst is not placed downstream of the adsorbent but is placed between the reforming material and the adsorbent because the exhaust gas is discharged from the three-way catalyst. This is to ensure that the hydrocarbon is always supplied and that the catalytic function is immediately exerted when the activation temperature of the three-way catalyst is reached.

【0020】すなわち、三元触媒が活性化する温度と吸
着材が炭化水素を放出するようになる温度とは必ずしも
一致しない。従って、仮に吸着材よりも下流側に三元触
媒を配置した場合には、該三元触媒は活性温度に達して
も、吸着材からの炭化水素の放出が遅れると炭化水素が
供給されないことによって触媒機能を発揮することがで
きないことになる。また逆に、吸着材からの炭化水素の
放出開始に遅れて三元触媒が活性温度に達する場合に
は、該三元触媒が働かないため炭化水素がそのまま排出
されてしまうことになる。このような事態を防止するた
めに、上述の配置構成を当該発明では採用しているもの
である。
That is, the temperature at which the three-way catalyst is activated does not always match the temperature at which the adsorbent releases hydrocarbons. Therefore, if a three-way catalyst is arranged downstream of the adsorbent, even if the three-way catalyst reaches the activation temperature, if the release of hydrocarbons from the adsorbent is delayed, the hydrocarbon is not supplied. The catalyst function cannot be exerted. Conversely, when the three-way catalyst reaches the activation temperature after the start of the release of hydrocarbons from the adsorbent, the three-way catalyst does not work and the hydrocarbons are discharged as it is. In order to prevent such a situation, the above-mentioned arrangement configuration is adopted in the present invention.

【0021】<請求項6に係る発明>この発明は、上記
請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載されている排
気ガス浄化装置において、上記吸着材に、炭化水素の分
解反応を促進する貴金属活性種が担持されていることを
特徴とする。
<Invention of Claim 6> The present invention is the exhaust gas purifying apparatus according to any one of Claims 1 to 5, wherein the adsorbent promotes a decomposition reaction of hydrocarbons. It is characterized in that a noble metal active species is supported.

【0022】当該発明の場合は、上記吸着材がその吸着
した炭化水素を放出する温度に達しても、吸着材に担持
されている貴金属活性種によって当該炭化水素が分解さ
れるから、炭化水素が分解されないまま排出されること
が防止される。この場合の貴金属活性種としてはPd、
Pt等が好適である。
In the case of the present invention, even if the temperature at which the adsorbent releases the adsorbed hydrocarbons is reached, the hydrocarbons are decomposed by the noble metal active species carried on the adsorbent, so that the hydrocarbons are It is prevented from being discharged without being decomposed. In this case, the noble metal active species is Pd,
Pt or the like is preferable.

【0023】[0023]

【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、脂肪族炭
化水素を芳香族炭化水素に改質する改質材と、該改質材
に接触した炭化水素を吸着する吸着材とを備えているか
ら、排気ガス中に低炭素数の脂肪族炭化水素が含まれて
いても、上記改質によって炭化水素分子の大きさのバラ
ツキを少なくすることができ、吸着材として例えば細孔
径が異なる多種類のものを組み合わせることなく、単独
の吸着材であっても且つ水蒸気の存在下であっても比較
的高い炭化水素吸着率を得て該炭化水素の排出を防止す
ることができる。
According to the first aspect of the present invention, it is provided with the reforming material for reforming the aliphatic hydrocarbon to the aromatic hydrocarbon and the adsorbent for adsorbing the hydrocarbon in contact with the reforming material. Therefore, even if the exhaust gas contains an aliphatic hydrocarbon having a low carbon number, it is possible to reduce the variation in the size of the hydrocarbon molecule by the above reforming, and the adsorbent has, for example, different pore sizes. It is possible to prevent the emission of hydrocarbons by obtaining a relatively high hydrocarbon adsorption rate without using a combination of many types, even with a single adsorbent and in the presence of water vapor.

【0024】請求項2に係る発明によれば、上記改質材
と吸着材とが上記排気ガスが流れる排気通路において上
流側と下流側とに分かれて配設されているから、排気ガ
ス中の脂肪族炭化水素を改質材によって芳香族炭化水素
に改質させた後に吸着材に接触させることができ、該吸
着材による炭化水素の吸着に有利になる。
According to the second aspect of the present invention, since the reforming material and the adsorbent are separately arranged on the upstream side and the downstream side in the exhaust passage through which the exhaust gas flows, The aliphatic hydrocarbon can be reformed into an aromatic hydrocarbon by the reforming agent and then brought into contact with the adsorbent, which is advantageous for adsorption of the hydrocarbon by the adsorbent.

【0025】請求項3に係る発明によれば、自動車のエ
ンジンの排気通路に上記改質材が配設されているととも
に、該改質材よりも下流側に炭化水素吸着材が配設され
ているから、エンジンの排気ガス中の炭化水素が多量に
排出されてしまうことを防止することができ、特に、上
記吸着材は芳香族炭化水素に対する吸着能が高いもので
あるから、上記炭化水素の排出防止に有利になる。
According to the third aspect of the present invention, the reforming material is arranged in the exhaust passage of the engine of the automobile, and the hydrocarbon adsorbing material is arranged downstream of the reforming material. Therefore, it is possible to prevent a large amount of hydrocarbons in the exhaust gas of the engine from being discharged. Particularly, since the adsorbent has a high adsorbing ability for aromatic hydrocarbons, It is advantageous for emission prevention.

【0026】請求項4に係る発明によれば、上記改質材
が、結晶格子の一部がGaによって構成されているガリ
ウムシリケートであり、上記吸着材がY型ゼオライトで
あるから、排気ガス中の脂肪族炭化水素を芳香族炭化水
素に効率良く改質し、これを吸着材に確実に吸着させる
ことができ、上記請求項1乃至請求項3の各発明を実施
し所期の効果を上げる上で有利になる。
According to the invention of claim 4, the modifying material is gallium silicate whose crystal lattice is partially composed of Ga, and the adsorbing material is Y-type zeolite. It is possible to efficiently reform the above-mentioned aliphatic hydrocarbons to aromatic hydrocarbons and surely adsorb them to the adsorbent, and to carry out each of the inventions of the above-mentioned claims 1 to 3 to obtain the desired effect. It will be advantageous in above.

【0027】請求項5に係る発明によれば、上記改質材
と吸着材との間に三元触媒が配置されていて、上記改質
材が、結晶格子の一部がGaによって構成されているガ
リウムシリケートであり、上記吸着材がY型ゼオライト
であるから、排気ガス中の炭化水素の放出を防止しなが
ら、三元触媒を無駄なく利用して排気ガスの浄化を行な
うことができる。
According to the fifth aspect of the invention, the three-way catalyst is arranged between the reforming material and the adsorbent, and the reforming material has a part of the crystal lattice made of Ga. Since it is gallium silicate and the adsorbent is Y-type zeolite, the exhaust gas can be purified by using the three-way catalyst without waste while preventing the release of hydrocarbons in the exhaust gas.

【0028】請求項6に係る発明によれば、上記吸着材
に炭化水素の分解反応を促進する貴金属活性種が担持さ
れているから、該吸着材が炭化水素放出温度に達した後
に該炭化水素がそのまま放出されてしまうことを防止す
ることができる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the adsorbent carries the noble metal active species that accelerates the decomposition reaction of hydrocarbons, the hydrocarbons after the adsorbent reaches the hydrocarbon release temperature. Can be prevented from being discharged as it is.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0030】−排気ガス浄化装置の構成− 図1は排気ガス浄化装置の各要素の配置構成を示す。同
図において、1は自動車のエンジン、2は該エンジン1
の排気通路であり、この排気通路2に改質触媒(改質
材)3、三元触媒4及び吸着触媒(吸着材)5が上流側
から順に配置されている。改質触媒3は吸着材としての
MFI型構造のガリウムシリケートをモノリス担体(コ
ージェライト製)にウォッシュコートしてなるものであ
り、三元触媒4はγ−アルミナにPt、Pd、Rh、セ
リア等を担持させてなる触媒粉をモノリス担体にウォッ
シュコートしてなるものであり、吸着触媒5はFAU型
構造のY型ゼオライトをモノリス担体にウォッシュコー
トし、さらにPdを含浸によって担持させてなるもので
ある。
—Structure of Exhaust Gas Purification Device— FIG. 1 shows the arrangement structure of each element of the exhaust gas purification device. In the figure, 1 is an automobile engine, 2 is the engine 1
In this exhaust passage 2, a reforming catalyst (reforming material) 3, a three-way catalyst 4 and an adsorption catalyst (adsorbing material) 5 are arranged in this order from the upstream side. The reforming catalyst 3 is a monolithic carrier (made of cordierite) with wash coat of gallium silicate having an MFI structure as an adsorbent, and the three-way catalyst 4 is γ-alumina containing Pt, Pd, Rh, ceria, etc. Is a catalyst obtained by wash-coating a monolith carrier with a catalyst powder supporting P, and the adsorption catalyst 5 is obtained by wash-coating the Y-type zeolite having a FAU type structure on the monolith carrier and further supporting Pd by impregnation. is there.

【0031】−改質材(ガリウムシリケート)の調製− NaCl(26.3g)、臭化テトラプロピルアンモニ
ウム(7.5g)、イオン交換水(208ml)、Na
OH(2.4g)及び硫酸(2.85g)よりなるA液
を氷冷しつつ激しく撹拌しながら、これに硫酸ガリウム
(所定量)、イオン交換水(60ml)及び硫酸(6.
2g)よりなるB液と、水ガラス3号(所定量)及びイ
オン交換水(45ml)よりなるC液とを6分間かけて
滴下していった。その際、混合液にそのpHが9〜11
に保たれるようNaOH水溶液又は硫酸水溶液を適宜添
加した。滴下終了後も2分間程撹拌を続けた。
-Preparation of modifier (gallium silicate) -NaCl (26.3 g), tetrapropylammonium bromide (7.5 g), deionized water (208 ml), Na
A solution consisting of OH (2.4 g) and sulfuric acid (2.85 g) was vigorously stirred while being ice-cooled, and gallium sulfate (predetermined amount), deionized water (60 ml) and sulfuric acid (6.
Liquid B consisting of 2 g) and liquid C consisting of water glass No. 3 (predetermined amount) and ion-exchanged water (45 ml) were added dropwise over 6 minutes. At that time, the pH of the mixed solution is 9 to 11
NaOH aqueous solution or sulfuric acid aqueous solution was added appropriately so that After the dropping was completed, stirring was continued for about 2 minutes.

【0032】以上のようにして得られた水和ゲルをオー
トクレーブに仕込み、窒素置換を行ない(窒素分圧4k
gf/cm2 )、該ゲルを撹拌しながら炉内温度を16
0℃まで160分間で上昇させ、引き続き200℃まで
800分間で上昇させることにより、当該ゲルの水熱合
成を行なった。しかる後、室温まで自然冷却させ、生成
物を取り出して純水によって洗浄し、540〜600℃
×3時間の焼成を行なうことにより、Na型のガリウム
シリケートを得た。
The hydrated gel obtained as described above was placed in an autoclave and replaced with nitrogen (nitrogen partial pressure: 4 k
gf / cm 2 ), while stirring the gel, the temperature inside the furnace is 16
The hydrothermal synthesis of the gel was carried out by raising the temperature to 0 ° C. in 160 minutes and then to 200 ° C. in 800 minutes. Thereafter, the product is naturally cooled to room temperature, the product is taken out and washed with pure water, and the temperature is 540 to 600 ° C.
A Na-type gallium silicate was obtained by firing for 3 hours.

【0033】次に上記Na型のガリウムシリケート14
gに硝酸アンモニウム11.4g及び水700mlを加
えて50℃で8時間の撹拌を行なうことによって、Na
+ →H+ のイオン交換を行ない、室温に冷却した後、瀘
過及び洗浄を行ない、さらに600℃×3時間の焼成を
行なって、求める改質材としてのH型(プロトン型)の
ガリウムシリケート(ケイバン比30)を得た。
Next, the Na-type gallium silicate 14 is used.
11.4 g of ammonium nitrate and 700 ml of water were added to g, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 8 hours to give Na.
After ion exchange of + → H + , cooling to room temperature, filtration and washing, and baking at 600 ° C for 3 hours to obtain H-type (proton-type) gallium silicate as a modifier. (Cayban ratio 30) was obtained.

【0034】−上記H型ガリウムシリケートの改質機能
− 上記H型ガリウムシリケートに種々の温度で次の組成の
模擬排気ガスをSV=60000h-1にて流し、C3
6 のベンゼンへの転化率を調べた。結果は図2に示され
ている。
-Reforming function of the above H-type gallium silicate- Simulated exhaust gas of the following composition was flowed through the above H-type gallium silicate at various temperatures at SV = 60,000 h -1 , and C 3 H
The conversion of 6 to benzene was investigated. The results are shown in Figure 2.

【0035】(模擬排気ガスの組成) NOx;0.5%,CO;0.6%,C3 6 ;0.0
55%C,CO2 ;3.0%,O2 ;0.6%,残部N
2
(Composition of simulated exhaust gas) NOx: 0.5%, CO: 0.6%, C 3 H 6 ; 0.0
55% C, CO 2 ; 3.0%, O 2 ; 0.6%, balance N
2

【0036】図2によれば、当該ガリウムシリケートに
脂肪族炭化水素を芳香族炭化水素に改質する芳香族化触
媒としての機能があること、200℃という比較的低い
温度から当該機能が発現すること、また、その改質機能
が比較的高いということがわかる。ここに、ガリウムシ
リケートをH型にするのは耐熱性及び改質性能の点で有
利になるからである。
According to FIG. 2, the gallium silicate has a function as an aromatization catalyst for reforming an aliphatic hydrocarbon into an aromatic hydrocarbon, and the function is exhibited at a relatively low temperature of 200 ° C. It is also understood that the reforming function is relatively high. The reason why gallium silicate is H type is advantageous in terms of heat resistance and reforming performance.

【0037】−吸着材(Y型ゼオライト)の炭化水素吸
着能− ケイバン比6のY型ゼオライトとケイバン比30のZS
M5とを準備し、水蒸気存在下でのY型ゼオライトのベ
ンゼン吸着量とZSM5のC3 6 吸着量を調べた。結
果は図3に示されている。
-Hydrocarbon adsorbing ability of adsorbent (Y-type zeolite) -Y-type zeolite with a Cayban ratio of 6 and ZS with a Cayban ratio of 30
M5 was prepared, and the amount of benzene adsorbed on the Y-type zeolite and the amount of C 3 H 6 adsorbed on ZSM5 in the presence of water vapor were examined. The results are shown in Figure 3.

【0038】同図によれば、Y型ゼオライトのベンゼン
吸着量はZSM5のC3 6 吸着量よりも多い。Y型ゼ
オライトがC3 6 を吸着しないこと、及びZSM5が
ベンゼンを吸着しないことを考慮すると、図3の結果か
ら、排気ガス中の脂肪族炭化水素を改質することなくZ
SM5に吸着させるよりも、これを芳香族炭化水素に改
質させてY型ゼオライトに吸着させる方が、炭化水素の
排出防止に格段と有利になることがわかる。
According to the figure, the amount of benzene adsorbed on the Y-type zeolite is larger than the amount of C 3 H 6 adsorbed on ZSM5. Considering that the Y-type zeolite does not adsorb C 3 H 6 and that ZSM5 does not adsorb benzene, the results shown in FIG. 3 indicate that Z does not reform the aliphatic hydrocarbons in the exhaust gas.
It can be seen that reforming this into aromatic hydrocarbon and adsorbing it onto the Y-type zeolite is much more advantageous in preventing hydrocarbon emission than adsorbing onto SM5.

【0039】−排気ガス浄化テスト− 先に説明した図1の構成において、Y1モード(0〜6
0秒まで)でのエンジン1の排気ガス中のHC浄化率を
測定したところ、74.3%であった。
-Exhaust Gas Purification Test-In the configuration of FIG. 1 described above, the Y1 mode (0 to 6)
The HC purification rate in the exhaust gas of the engine 1 up to 0 seconds was 74.3%.

【0040】これに対して、図4に示すように改質触媒
を設けずに、三元触媒4と吸着触媒6のみとし、該吸着
触媒6を、Y型ゼオライトとZSM5とを混合してモノ
リス担体に担持させた混合タイプ(Pd担持有)とした
比較例1の装置(他は図1のものと同じ構成)につい
て、同様の条件でHC浄化率を測定したところ、63.
4%であった。このことから、図1に示す改質材として
のガリウムシリケートと、吸着材としてのY型ゼオライ
トとの組み合わせがHC浄化率の向上に格別の効を奏す
ることがわかる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the reforming catalyst is not provided and only the three-way catalyst 4 and the adsorption catalyst 6 are used. The adsorption catalyst 6 is a monolith obtained by mixing Y-type zeolite and ZSM5. When the HC purification rate was measured under the same conditions for the apparatus of Comparative Example 1 of the mixed type (with Pd loaded) supported on the carrier (others have the same configuration as that of FIG. 1), 63.
It was 4%. From this, it is understood that the combination of gallium silicate as the modifier shown in FIG. 1 and Y-type zeolite as the adsorbent has a remarkable effect on the improvement of the HC purification rate.

【0041】また、図5に示すように吸着触媒7がZS
M5をモノリス担体に担持させたものである第2実施例
の装置(他は図1のものと同じ構成)について、同様の
条件でHC浄化率を測定したところ、53.1%であっ
た。このことから、吸着材賭してY型ゼオライトが好適
であることがわかる。なお、図5の構成において、改質
触媒3を省いて同様の浄化テストを行なったところ、H
C浄化率は51.0%であった。
Further, as shown in FIG. 5, the adsorption catalyst 7 is ZS.
The HC purification rate of the apparatus of Example 2 in which M5 was carried on a monolith carrier (other structure is the same as that of FIG. 1) was measured under the same conditions, and it was 53.1%. From this, it can be seen that Y-type zeolite is suitable for adsorbent betting. In addition, in the configuration of FIG. 5, when the same purification test was performed by omitting the reforming catalyst 3, H
The C purification rate was 51.0%.

【0042】さらに、図6に示すように吸着触媒を設け
ずに、改質触媒3と三元触媒4のみとした比較例2の装
置(他の構成は図1のものと同じ)について、同様の条
件でHC浄化率を測定したところ、43.6%であっ
た。このことから、三元触媒4は吸着触媒として働か
ず、上記Y型ゼオライトを用いたような吸着触媒5が必
要であることがわかる。
Further, as shown in FIG. 6, the same applies to the device of Comparative Example 2 in which the adsorption catalyst is not provided and only the reforming catalyst 3 and the three-way catalyst 4 (other configurations are the same as those in FIG. 1). When the HC purification rate was measured under the above condition, it was 43.6%. From this, it is understood that the three-way catalyst 4 does not work as an adsorption catalyst, and the adsorption catalyst 5 using the above Y-type zeolite is required.

【0043】なお、図7に示すように三元触媒4のみを
用いた比較例3の装置ではHC浄化率が40.1%であ
った。従って、図6及び図7の各装置におけるHC浄化
率の比較から、ガリウムシリケート自体にはHC吸着能
がほとんどなく、吸着材との組み合わせが必要になるこ
とがわかる。
As shown in FIG. 7, in the device of Comparative Example 3 using only the three-way catalyst 4, the HC purification rate was 40.1%. Therefore, from the comparison of the HC purification rates in the respective devices of FIG. 6 and FIG. 7, it can be seen that gallium silicate itself has almost no HC adsorbing ability and a combination with an adsorbent is required.

【0044】<その他1>以下では水蒸気存在下におい
てHC浄化率を高めるための、また、先の実施例と組み
合わせて用いてHC浄化率を高めるための好適な水蒸気
除去方法及びそのための装置の発明を説明する。
<Others 1> In the following, the invention of a suitable steam removing method and apparatus for increasing the HC purification rate in the presence of water vapor and for increasing the HC purification rate in combination with the previous embodiment Will be explained.

【0045】−従来の問題点− エンジンの排気ガスには10%程度の水蒸気が含まれて
いるのが通常であり、この水蒸気が排気ガス浄化用触媒
の性能及び耐久性に悪影響を及ぼしている。例えば、Y
型ゼオライト等を用いたHC吸着材は水蒸気を実質的に
含まない排気ガスの場合には所期のHC吸着性能が得ら
れても、水蒸気量が多くなるにつれてその吸着能が低下
する。これに対して、エンジンの排気通路におけるHC
吸着材よりも上流側に活性炭を配置して排気ガス中の水
分を除去するという考え方はあるが、長時間の使用には
耐えることができず、別途再生処理あるいは交換を必要
とする。
-Conventional Problems-Exhaust gas from an engine usually contains about 10% of water vapor, and this water vapor adversely affects the performance and durability of the exhaust gas purifying catalyst. . For example, Y
In the case of an exhaust gas that does not substantially contain water vapor, the HC adsorbent that uses type zeolite or the like has an adsorbing ability that decreases as the amount of water vapor increases even if the desired HC adsorbing performance is obtained. On the other hand, HC in the exhaust passage of the engine
Although there is a concept of arranging activated carbon on the upstream side of the adsorbent to remove water in the exhaust gas, it cannot withstand long-term use and requires separate regeneration treatment or replacement.

【0046】−発明の構成及び効果− 上記問題を解決する第1の手段は、炭化水素又はアルコ
ールを排気ガス中に供給し、該炭化水素又はアルコール
と排気ガス中の水蒸気とを水蒸気改質触媒の存在下で反
応させることにより二酸化炭素又は一酸化炭素と水素と
を生成させることを特徴とする排気ガス中の水蒸気除去
方法である。
-Structure and Effect of the Invention- The first means for solving the above problems is to supply a hydrocarbon or alcohol into the exhaust gas, and the hydrocarbon or alcohol and the steam in the exhaust gas are steam reforming catalysts. A method for removing water vapor from exhaust gas, which comprises producing carbon dioxide or carbon monoxide and hydrogen by reacting in the presence of

【0047】この第1の手段によれば、排気ガス中の水
蒸気が上記反応によって除去され、水分の少ない排気ガ
スを得ることが可能になる。
According to this first means, the water vapor in the exhaust gas is removed by the above reaction, and it becomes possible to obtain the exhaust gas with a low water content.

【0048】上記炭化水素又はアルコールとしては、メ
タノール、エタノール、ガソリン、軽油、メタノール・
ガソリン混合燃料(M85)等の液体燃料や、天然ガス
等の気体燃料が好適である。また、上記水蒸気改質触媒
としては、CuとZnとを混合してなる金属触媒、Pt
又はPd等の貴金属をアルミナに担持させてなる貴金属
/アルミナ触媒、あるいはその他に炭化水素水蒸気改質
触媒等を用いることができ、これらは耐熱性担体、例え
ばコージェライト製モノリス担体に担持させて使用する
ことができる。
As the above-mentioned hydrocarbon or alcohol, methanol, ethanol, gasoline, light oil, methanol.
Liquid fuels such as gasoline mixed fuel (M85) and gaseous fuels such as natural gas are suitable. As the steam reforming catalyst, Pt, a metal catalyst formed by mixing Cu and Zn
Alternatively, a noble metal / alumina catalyst prepared by supporting a noble metal such as Pd on alumina, or a hydrocarbon steam reforming catalyst may be used. These are used by supporting them on a heat resistant carrier, for example, a cordierite monolith carrier. can do.

【0049】上記問題を解決する第2の手段は、上記第
1の手段において、上記アルコールとしてメタノールを
用いたことを特徴とする。
A second means for solving the above problem is characterized in that methanol is used as the alcohol in the first means.

【0050】この第2の手段の場合、メタノールがメタ
ンないしはナフサのような炭化水素に比べて取り扱い易
く、且つ上記転化反応が進み易いことから、上記第1の
手段を実施する上で好適である。
In the case of the second means, methanol is easier to handle than hydrocarbons such as methane or naphtha, and the conversion reaction is easy to proceed, so that it is suitable for carrying out the first means. .

【0051】上記問題を解決する第3の手段は、上記第
1の手段の方法を実施するための排気ガス中の水蒸気除
去装置であって、エンジンの排気通路に接続され、該排
気通路内に炭化水素又はアルコールを供給する供給手段
と、上記排気通路における上記供給手段接続部位の下流
側に設けられ、上記炭化水素又はアルコールと排気ガス
中の水蒸気とを反応させて二酸化炭素又は一酸化炭素と
水素とを生成させる水蒸気改質触媒とを備えていること
を特徴とする。
A third means for solving the above-mentioned problem is an apparatus for removing water vapor in exhaust gas for carrying out the method of the above-mentioned first means, which is connected to an exhaust passage of an engine and is provided in the exhaust passage. A supply means for supplying a hydrocarbon or alcohol, and the exhaust passage is provided on the downstream side of the connection means for the supply means, and reacts the hydrocarbon or alcohol with water vapor in the exhaust gas to form carbon dioxide or carbon monoxide. And a steam reforming catalyst for generating hydrogen.

【0052】上記問題を解決する第4の手段は、上記第
3の手段において、上記供給手段が、炭化水素又はアル
コールを蓄えるタンクと、該タンクの炭化水素又はアル
コールを排気通路に供給する供給装置(ポンプ)と、該
供給装置の作動を制御する供給量制御手段とによって構
成され、上記供給量制御手段が、エンジンの運転状態を
検出する手段(エンジン回転数センサ、エンジン水温セ
ンサ、エンジン負荷センサ等)と、排気ガスの性状を検
出する手段(空燃比センサ、排気ガス温度センサ等)
と、この両検出手段の出力に基づいて排気ガス中の水蒸
気量を演算し該水蒸気量を転化するのに相当する両の炭
化水素又はアルコールを上記排気通路に供給するよう上
記供給装置に作動信号を出力するコンピュータユニット
とからなることを特徴とする。
A fourth means for solving the above-mentioned problem is the above-mentioned third means, wherein the supply means supplies a tank for storing hydrocarbon or alcohol and a supply device for supplying the hydrocarbon or alcohol in the tank to the exhaust passage. (Pump) and supply amount control means for controlling the operation of the supply device, and the supply amount control means detects the operating state of the engine (engine speed sensor, engine water temperature sensor, engine load sensor). Etc.) and means for detecting the properties of the exhaust gas (air-fuel ratio sensor, exhaust gas temperature sensor, etc.)
And an operation signal to the supply device so as to supply the hydrocarbons or alcohol corresponding to converting the amount of water vapor in the exhaust gas based on the outputs of the both detection means to the exhaust passage. And a computer unit for outputting.

【0053】この第4の手段によれば、排気ガス中の水
蒸気量に応じて炭化水素又はアルコールを過不足なく供
給することができるため、大気中に放出される排気ガス
の性状の悪化を招くことなく、排気ガス中の水蒸気を効
率良く除去することが可能になる。
According to the fourth means, hydrocarbons or alcohol can be supplied in an appropriate amount according to the amount of water vapor in the exhaust gas, so that the property of the exhaust gas released into the atmosphere is deteriorated. Without this, it becomes possible to efficiently remove the water vapor in the exhaust gas.

【0054】上記問題を解決する第5の手段は、上記第
3の手段又は第4の手段において、上記水蒸気改質触媒
よりも下流側の排気通路に排気ガス中の炭化水素を吸着
するHC吸着材が配設されていることを特徴とする。
A fifth means for solving the above problem is, in the third means or the fourth means, an HC adsorption for adsorbing hydrocarbons in exhaust gas in an exhaust passage downstream of the steam reforming catalyst. The material is arranged.

【0055】この第5の手段によれば、水蒸気が除去さ
れた排気ガスをHC吸着材に送ることができ、該HC吸
着材の炭化水素吸着効率を高めることができる。
According to the fifth means, the exhaust gas from which water vapor has been removed can be sent to the HC adsorbent, and the hydrocarbon adsorbing efficiency of the HC adsorbent can be increased.

【0056】上記問題を解決する第6の手段は、上記第
5の手段において、上記HC吸着材よりも下流側の排気
通路に配設され、排気ガス中の有害成分の浄化反応を起
させる排気ガス浄化用触媒と、上記水蒸気改質触媒の下
流から上記HC吸着材をバイパスして上記排気ガス浄化
用触媒に排気ガスを流すバイパス通路と、上記バイパス
通路に設けられ、該バイパス通路を開閉する開閉弁と、
上記開閉弁を、エンジン温度(排気ガス温度でもよい)
に基づいて、エンジン温度が所定値以下の冷間時に上記
バイパス通路が閉じられ該エンジン温度が所定値を越え
るときに該バイパス通路が開かれるように作動させる開
閉弁制御手段とを備えていることを特徴とする。
A sixth means for solving the above-mentioned problem is the exhaust means, which is arranged in the exhaust passage downstream of the HC adsorbent in the fifth means, for causing a purification reaction of harmful components in the exhaust gas. A gas purifying catalyst, a bypass passage for flowing exhaust gas to the exhaust gas purifying catalyst by bypassing the HC adsorbent from the downstream of the steam reforming catalyst, and provided in the bypass passage for opening and closing the bypass passage. An on-off valve,
The on-off valve is set to the engine temperature (exhaust gas temperature may be used).
And an opening / closing valve control means that operates so that the bypass passage is closed when the engine temperature is below a predetermined value and the bypass passage is opened when the engine temperature exceeds a predetermined value. Is characterized by.

【0057】この第6の手段によれば、エンジン冷間時
(排気ガス浄化用触媒が活性温度に達していない時)に
排気ガス中の炭化水素をHC吸着材に吸着させてその排
出を防止しながら、エンジン暖機後は上記排気ガス浄化
用触媒を用いて排気ガスを浄化させて排出することがで
きる。
According to the sixth means, the hydrocarbons in the exhaust gas are adsorbed to the HC adsorbent to prevent the exhaust thereof when the engine is cold (when the exhaust gas purifying catalyst does not reach the activation temperature). However, after the engine is warmed up, the exhaust gas can be purified and discharged using the exhaust gas purifying catalyst.

【0058】上記問題を解決する第7の手段は、水の分
子を通過させアルコールの分子を通過させない多孔質壁
によって隔てられた一方の側に排気ガスを満たし、他方
の側にアルコールを満たすことを特徴とする排気ガス中
の水蒸気除去方法である。
The seventh means for solving the above problem is to fill one side with exhaust gas and the other side with alcohol, which is separated by a porous wall that allows water molecules to pass and alcohol molecules to pass. The method for removing water vapor from exhaust gas is characterized by:

【0059】この方法によれば、上記排気ガス中の水蒸
気は、上記多孔質壁の細孔を拡散して上記アルコール側
に移動し該アルコールに捕捉され、その結果、排気ガス
中の水蒸気が減少することになる。
According to this method, the water vapor in the exhaust gas diffuses through the pores of the porous wall, moves to the alcohol side and is captured by the alcohol, and as a result, the water vapor in the exhaust gas decreases. Will be done.

【0060】上記問題を解決する第8の手段は、上記第
7の手段の方法を実施するための排気ガス中の水蒸気除
去装置であって、水の分子を通過させアルコールの分子
を通過させない多孔質壁を隔ててその一方に排気ガスを
流れる排気通路部が形成され、他方にアルコールが流れ
るアルコール通路部が形成されてなる二重通路と、上記
アルコール通路部にその一端から液体アルコールを流入
させて、該アルコール通路部の他端から流出させるアル
コール供給手段とを備えていることを特徴とする。
An eighth means for solving the above problem is a device for removing water vapor in exhaust gas for carrying out the method according to the seventh means, which is a porous material which allows water molecules to pass but alcohol molecules not to pass. A double passage having an exhaust passage portion through which the exhaust gas flows and the alcohol passage portion through which alcohol flows, is formed on one side of the quality wall, and liquid alcohol is introduced into the alcohol passage portion from one end thereof. And an alcohol supply means for causing the alcohol to flow out from the other end of the alcohol passage portion.

【0061】この手段によれば、上記排気通路部にその
一端から排気ガスを流すと、排気ガス中の水蒸気が上記
多孔質壁を拡散してアルコール通路部に移動し、該アル
コール通路部のアルコールに捕捉され、水蒸気量が少な
くなった排気ガスを上記排気通路部の他端から排出する
ことができる。
According to this means, when the exhaust gas is caused to flow from the one end to the exhaust passage portion, the water vapor in the exhaust gas diffuses through the porous wall and moves to the alcohol passage portion, and the alcohol in the alcohol passage portion is discharged. The exhaust gas, which has been captured by the exhaust gas and has a reduced amount of water vapor, can be discharged from the other end of the exhaust passage portion.

【0062】ここに、上記二重通路は、上記多孔質材に
よって形成された内管と、水分子を通さない材料によっ
て形成された外管とよりなる二重管構造とすることによ
って形成することができる。この場合、内管の内側をア
ルコール通路部としその外側を排気通路部とすることが
でき、また、逆に内管の内側を排気通路部とし外側をア
ルコール通路部とすることもできる。さらに、アルコー
ル通路部と排気通路部とを互いに隣接して並行するよう
に設け、該両通路部の境界を上記多孔質壁によって形成
するようにしてもよい。
Here, the double passage is formed by forming a double pipe structure composed of an inner pipe formed of the porous material and an outer pipe formed of a material that does not allow water molecules to pass therethrough. You can In this case, the inside of the inner pipe can be the alcohol passage part and the outside thereof can be the exhaust passage part, and conversely, the inside of the inner pipe can be the exhaust passage part and the outside can be the alcohol passage part. Further, the alcohol passage portion and the exhaust passage portion may be provided adjacent to and parallel to each other, and the boundary between the both passage portions may be formed by the porous wall.

【0063】上記問題を解決する第9の手段は、上記第
8の手段において、上記アルコール供給手段が、上記ア
ルコール通路部の下流端から流出する液体アルコール及
び水の混合液を反応させて二酸化炭素と水素とを生成さ
せる改質触媒反応槽と、該改質触媒反応槽によって得ら
れた生成物中の気体アルコールを液化させ残りの二酸化
炭素及び水素を除去する冷却器と、該冷却器によって得
られた液体アルコールに無水アルコールを補給して上記
アルコール通路部にその上流端から供給するポンプとを
備えていることを特徴とする。
A ninth means for solving the above-mentioned problem is the above-mentioned eighth means, wherein the alcohol supply means reacts the liquid mixture of liquid alcohol and water flowing out from the downstream end of the alcohol passage portion to generate carbon dioxide. And a hydrogen reforming catalyst reaction tank, a cooler for liquefying the gaseous alcohol in the product obtained by the reforming catalyst reaction tank to remove the residual carbon dioxide and hydrogen, and the cooler A pump for supplying anhydrous alcohol to the obtained liquid alcohol and supplying it to the alcohol passage portion from its upstream end is provided.

【0064】この手段によれば、排気ガス中の水蒸気を
除去するためのアルコールを再生しながら循環使用する
ことができ、しかもアルコールを実質的に無水の状態に
してアルコール通路部に供給することができるため、排
気ガス中の水蒸気の除去効率が高くなる。
According to this means, the alcohol for removing the water vapor in the exhaust gas can be recycled and reused, and the alcohol can be supplied to the alcohol passage portion in a substantially anhydrous state. Therefore, the removal efficiency of water vapor in the exhaust gas is increased.

【0065】上記問題を解決する第10の手段は、上記
第8の手段又は上記第9の手段において、上記多孔質材
が、細孔径2〜4オングストロームの多孔質金属含有シ
リケート結晶によって形成され上記アルコール通路部の
壁面を構成する第1壁と、該第1壁よりも細孔径が大き
な多孔質アルミナによって形成され上記排気通路部の壁
面を構成する第2壁とによって形成されていることを特
徴とする。
A tenth means for solving the above-mentioned problems is the above-mentioned eighth means or ninth means, wherein the porous material is formed of a porous metal-containing silicate crystal having a pore diameter of 2 to 4 angstroms. It is characterized by being formed by a first wall forming a wall surface of the alcohol passage portion and a second wall formed by porous alumina having a pore diameter larger than that of the first wall and forming a wall surface of the exhaust passage portion. And

【0066】この手段によれば、排気通路部からアルコ
ール通路部への水蒸気の拡散を許容しながら、アルコー
ル通路部から排気通路部へのアルコールの移動を阻止す
ることができる。
According to this means, it is possible to prevent the movement of alcohol from the alcohol passage portion to the exhaust passage portion while allowing the diffusion of water vapor from the exhaust passage portion to the alcohol passage portion.

【0067】ここに、上記第1壁としては、トムソナイ
ト(細孔径2.3〜3.9,2.2〜4.0程度、以上
の数値はオングストローム)やナトロライト(細孔径
2.6〜3.9オングストローム程度)が好適である。
なお、水の分子径は1.54、メタノールの分子径は
3.00、メタンの分子径は1.78である(以上の数
値はオングストローム)。
Here, as the first wall, Thomsonite (pore size 2.3 to 3.9, 2.2 to 4.0, the above values are Angstroms) and natrolite (pore size 2.6 to 3) are used. 1.9 Angstrom) is preferable.
The molecular size of water is 1.54, the molecular size of methanol is 3.00, and the molecular size of methane is 1.78 (the above values are Angstroms).

【0068】−具体例1− 以下、上記第1乃至第6の手段の具体例を説明する。-Specific Example 1- Specific examples of the first to sixth means will be described below.

【0069】図8に排気ガス中の水蒸気除去装置の好適
な構成が示されている。同図において、11は自動車の
エンジン、12は該エンジンの排気通路である。この排
気通路12には、水蒸気改質触媒13、HC吸着材14
及び排気ガス浄化用触媒15が上流側から順に配設され
ているとともに、上記HC吸着材14をバイパスして上
記水蒸気改質触媒13と排気ガス浄化用触媒15とを結
ぶバイパス通路16が設けられ、該バイパス通路16に
は該通路を開閉する開閉弁17が設けられている。さら
に、上記排気通路12における上記水蒸気改質触媒13
よりも上流部には、メタノールを貯溜した燃料タンク1
9より延設された燃料供給通路20が接続されていて、
この燃料供給通路20には燃料供給装置(ポンプ)21
が設けられている。
FIG. 8 shows a preferred structure of a device for removing water vapor from exhaust gas. In the figure, reference numeral 11 is an automobile engine, and 12 is an exhaust passage of the engine. In the exhaust passage 12, the steam reforming catalyst 13 and the HC adsorbent 14 are provided.
The exhaust gas purifying catalyst 15 is sequentially arranged from the upstream side, and the bypass passage 16 that bypasses the HC adsorbent 14 and connects the steam reforming catalyst 13 and the exhaust gas purifying catalyst 15 is provided. An opening / closing valve 17 for opening and closing the bypass passage 16 is provided in the bypass passage 16. Further, the steam reforming catalyst 13 in the exhaust passage 12
Fuel tank 1 storing methanol in the upstream
The fuel supply passage 20 extended from 9 is connected,
A fuel supply device (pump) 21 is provided in the fuel supply passage 20.
Is provided.

【0070】また、同図において、22は上記開閉弁1
7及び燃料供給装置21の作動を制御するコントロール
ユニットであり、エンジン回転数、エンジン水温、排気
ガスの空燃比及び排気ガス温度に基づいて当該制御を行
なう。なお、これらセンサ類の図示は省略している。こ
の場合、コンピュータユニット22は、エンジン水温に
基づいて、該温度が所定値以下のエンジン冷間時に上記
バイパス通路16が閉じられ、該温度が所定値を越える
ときにバイパス通路16が開かれるよう上記開閉弁17
に作動信号を出力し、また、エンジン回転数、エンジン
水温、空燃比及び排気ガス温度に基づいて排気ガス中の
水蒸気量を演算し該水蒸気量を転化するのに相当する量
のメタノールを上記排気通路12に供給するよう上記燃
料供給装置21に作動信号を出力する。
Further, in the same drawing, 22 is the opening / closing valve 1
7 and the fuel supply device 21 for controlling the operation, and performs the control based on the engine speed, the engine water temperature, the exhaust gas air-fuel ratio, and the exhaust gas temperature. The illustration of these sensors is omitted. In this case, based on the engine water temperature, the computer unit 22 closes the bypass passage 16 when the temperature of the engine is colder than a predetermined value and opens the bypass passage 16 when the temperature exceeds the predetermined value. On-off valve 17
An operation signal is output to the engine, and the amount of water vapor in the exhaust gas is calculated based on the engine speed, the engine water temperature, the air-fuel ratio, and the exhaust gas temperature, and the amount of methanol equivalent to converting the amount of water vapor is exhausted from the exhaust gas. An operation signal is output to the fuel supply device 21 so as to supply to the passage 12.

【0071】上記水蒸気改質触媒13はコージェライト
製モノリス担体にCu−Znを担持させてなるものであ
る。上記HC吸着材14はY型ゼオライトとZSM5と
の混合物を同様のモノリス担体に担持させたものであ
り、排気ガス浄化用触媒15は三元触媒を同様のモノリ
ス担体に担持させたものである。
The steam reforming catalyst 13 is formed by supporting Cu--Zn on a cordierite monolith carrier. The HC adsorbent 14 is a mixture of Y-type zeolite and ZSM5 supported on the same monolith carrier, and the exhaust gas purifying catalyst 15 is a three-way catalyst supported on the same monolith carrier.

【0072】上記水蒸気改質触媒13による水蒸気改質
反応は次の通りであり、この反応により排気ガス中の水
蒸気が除去される。 MeOH+H2 O → 3H2 +CO2 …… なお、MeOHはCH3 OHの略である。
The steam reforming reaction by the steam reforming catalyst 13 is as follows, and the steam in the exhaust gas is removed by this reaction. MeOH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 ... MeOH is an abbreviation for CH 3 OH.

【0073】図9は上記水蒸気改質触媒(Cu,Zn)
を用い固定流通式反応装置にて上記反応を生じさせたと
きの反応温度と触媒出口ガス(生成物)組成との関係を
示す。同図によれば、300℃程度の比較的低い温度で
も水蒸気(H2 O)の除去効果があり、且つ、高温にな
るに従って水蒸気除去効果が高くなり、400℃程度の
排気ガス温度になると排気ガス中の水蒸気がほとんどな
くなることがわかる。
FIG. 9 shows the steam reforming catalyst (Cu, Zn).
2 shows the relationship between the reaction temperature and the catalyst outlet gas (product) composition when the above reaction is caused in a fixed flow type reaction apparatus using. According to the figure, the water vapor (H 2 O) removal effect is obtained even at a relatively low temperature of about 300 ° C., and the water vapor removal effect becomes higher as the temperature rises, and when the exhaust gas temperature reaches about 400 ° C. It can be seen that the water vapor in the gas is almost gone.

【0074】この場合のモデルガスは、10%H2 O,
10%MeOH,残部N2 とし、SV=10000h-1
とした。この点は次に説明する図10〜図12の各デー
タも同じである。
The model gas in this case is 10% H 2 O,
SV = 10000h -1 with 10% MeOH and balance N 2.
And This point is the same for each data in FIGS. 10 to 12 described below.

【0075】図10はPtをγ−アルミナに担持させて
なるPt/Al2 3 を水蒸気改質触媒とした場合の例
であり、図11はPdをγ−アルミナに担持させてなる
Pd/Al2 3 を水蒸気改質触媒とした場合の例であ
る。これらの場合でも上記Cu,Zn系触媒と同様に水
蒸気除去効果が認められるが、その効果が図9のものよ
りも低くなっている。これに対して、PtをMgOに担
持させてなるPt/MgOを水蒸気改質触媒とした場合
は、図12に示すように水蒸気除去効果が認められる
が、その効果はかなり低いものになっている。以上か
ら、上記Cu,Zn系触媒を用いることが、水蒸気除去
効果が高く且つメタンの生成もなく、好適である、とい
うことができる。
FIG. 10 shows an example in which Pt / Al 2 O 3 obtained by supporting Pt on γ-alumina is used as a steam reforming catalyst, and FIG. 11 shows Pd / where Pd is supported on γ-alumina. This is an example when Al 2 O 3 is used as the steam reforming catalyst. Even in these cases, the water vapor removing effect is recognized as in the case of the Cu and Zn based catalysts, but the effect is lower than that of FIG. On the other hand, when Pt / MgO obtained by supporting Pt on MgO is used as the steam reforming catalyst, the steam removing effect is recognized as shown in FIG. 12, but the effect is considerably low. . From the above, it can be said that the use of the Cu, Zn-based catalyst is preferable because it has a high effect of removing water vapor and does not generate methane.

【0076】次に上記Cu,Zn系触媒のSV依存性に
ついてテストしたところ、次のような結果が得られた。
すなわち、Cu,Zn系触媒をペレット状に成形し、触
媒容量を2リットルとして、固定流通式反応装置にてS
V値を6000h-1、10000h-1、15000h-1
の3種類に変えてメタノールの転化率を調べた。結果は
図13に示されている。同図から、SV=10000h
-1以下、さらには6000h-1が好適であることがわか
る。SV=6000h-1での反応装置出口ガス(生成
物)組成は図14に示されている。同図から、SV=6
000h-1において好結果が得られることがわかる。
Next, the SV dependency of the Cu, Zn based catalyst was tested, and the following results were obtained.
That is, a Cu, Zn-based catalyst was molded into pellets, the catalyst volume was set to 2 liters, and S was added in a fixed flow reactor.
V value of 6000h -1 , 10000h -1 , 15000h -1
The conversion rate of methanol was examined by changing the above three types. Results are shown in FIG. From the figure, SV = 10000h
It can be seen that -1 or less, more preferably 6000 h -1 is suitable. The reactor outlet gas (product) composition at SV = 6000 h −1 is shown in FIG. From the figure, SV = 6
It can be seen that good results are obtained at 000 h -1 .

【0077】次に実際に自動車のエンジンの排気通路に
上記水蒸気改質触媒(Cu,Zn)をエンジンから1〜
1.5m離して装備し(触媒容量は2リットルとし
た)、λ=1で定常運転した際の排気ガス中のH2 O量
を調べたところ、当該触媒を設けない場合のH2 O量は
10容量%あったが、それが3容量%に低下していた。
Next, the above steam reforming catalyst (Cu, Zn) is actually introduced into the exhaust passage of the engine of the automobile from the engine 1 to
The amount of H 2 O in the exhaust gas during steady operation at λ = 1, which was installed 1.5 m away (catalyst capacity was 2 liters), showed that the amount of H 2 O without the catalyst Was 10% by volume, but it had dropped to 3% by volume.

【0078】また、Y1モードでのHC浄化率を調べた
ところ、当該触媒を設けないものでは65%であった
が、それが70%になった。
Further, when the HC purification rate in the Y1 mode was examined, it was 65% in the case where the catalyst was not provided, but it became 70%.

【0079】−具体例2− 次に上記第7の手段乃至第10の手段の具体例を説明す
る。
-Specific Example 2- Next, specific examples of the seventh to tenth means will be described.

【0080】図15に排気ガス中の水蒸気除去装置の好
適な構成が示されている。同図において、31は自動車
のエンジンの金属製排気管であり、その途中に多孔質管
32が挿入されて内側のアルコール通路部33と外側の
排気通路部34とが多孔質管32によって隔てられてな
る二重通路35が形成されている。上記アルコール通路
部33の上流端と下流端とは循環用通路36によって連
絡されていて、該循環用通路36には、改質触媒反応槽
37と冷却器38とアルコール補給口39とアルコール
供給ポンプ40とが上記下流端側から上流端側へと順に
配設されている。
FIG. 15 shows a preferred structure of a device for removing water vapor from exhaust gas. In the figure, reference numeral 31 denotes a metal exhaust pipe of an automobile engine, and a porous pipe 32 is inserted in the middle thereof, and an inner alcohol passage portion 33 and an outer exhaust passage portion 34 are separated by the porous pipe 32. A double passage 35 is formed. A circulation passage 36 connects the upstream end and the downstream end of the alcohol passage portion 33, and the reforming catalyst reaction tank 37, the cooler 38, the alcohol supply port 39, and the alcohol supply pump are connected to the circulation passage 36. 40 are sequentially arranged from the downstream end side to the upstream end side.

【0081】上記改質触媒反応槽37は、アルコール通
路部33の下流端から流出する液体アルコール及び水の
混合液を反応させて二酸化炭素と水素とを生成させる改
質触媒をコージェライト製モノリス担体に担持させてな
るものである。この改質触媒反応槽37の外側には当該
反応温度を400℃前後にコントロールするための加熱
装置41が設けられている。上記改質触媒はCu,Zn
系の水蒸気改質触媒である。
The reforming catalyst reaction tank 37 uses a cordierite monolith carrier as a reforming catalyst for reacting a mixed liquid of liquid alcohol and water flowing out from the downstream end of the alcohol passage portion 33 to generate carbon dioxide and hydrogen. It is carried on the. A heating device 41 for controlling the reaction temperature around 400 ° C. is provided outside the reforming catalyst reaction tank 37. The reforming catalyst is Cu, Zn
System steam reforming catalyst.

【0082】上記冷却器38は、上記改質触媒反応槽3
7によって得られた生成物中の気体アルコールを液化さ
せ、常温では液化しない残りの改質ガス(一酸化炭素、
二酸化炭素、水素)を除去するものであり、改質ガス流
出口38aを備えている。この改質ガス流出口38aは
エンジンの吸気系に接続され、改質ガスをエンジンの燃
焼室に供給するようになっている。
The cooler 38 corresponds to the reforming catalyst reaction tank 3
The gaseous alcohol in the product obtained by No. 7 is liquefied, and the remaining reformed gas (carbon monoxide,
It removes carbon dioxide and hydrogen) and is provided with a reformed gas outlet 38a. The reformed gas outlet 38a is connected to the intake system of the engine and supplies the reformed gas to the combustion chamber of the engine.

【0083】上記アルコール補給口39は、無水アルコ
ールを蓄えたタンク(図示省略)に接続されていて、無
水アルコールを循環用通路36に供給させるようになっ
ている。この無水アルコールの補給量は、上記改質触媒
反応によって消費されるアルコール量に等しい。上記ポ
ンプ40は、上記冷却器38によって得られた液体アル
コールと補給された無水アルコールとを上記アルコール
通路部33に供給するものである。この場合、改質触
媒;Cu,Zn系、SV=60000h-1、H2O;1
0%、気化温度;150℃の条件では、メタノールを上
記ポンプ40によって120ml/min以上供給する
ようにすればよい。
The alcohol replenishment port 39 is connected to a tank (not shown) that stores anhydrous alcohol so that the anhydrous alcohol is supplied to the circulation passage 36. The amount of this anhydrous alcohol supplied is equal to the amount of alcohol consumed by the reforming catalytic reaction. The pump 40 supplies the liquid alcohol obtained by the cooler 38 and the supplemented anhydrous alcohol to the alcohol passage portion 33. In this case, reforming catalyst; Cu, Zn system, SV = 60000h -1 , H 2 O; 1
Under conditions of 0%, vaporization temperature; 150 ° C., methanol may be supplied by the pump 40 at 120 ml / min or more.

【0084】上記多孔質管32は、図16に示すよう
に、内側多孔質壁32a、中間多孔質壁32b及び外側
多孔質壁32cの三層構造に形成されている。内側多孔
質壁32aはトムソナイトによって形成されている。中
間多孔質壁32b及び外側多孔質壁32cは多孔質アル
ミナによって形成されていて、いずれも内側多孔質壁3
2aよりも細孔径が大きく且つ外側多孔質壁32cの方
が中間多孔質壁32bよりも細孔径が大きい。
As shown in FIG. 16, the porous tube 32 has a three-layer structure including an inner porous wall 32a, an intermediate porous wall 32b and an outer porous wall 32c. The inner porous wall 32a is made of Thomsonite. The intermediate porous wall 32b and the outer porous wall 32c are made of porous alumina, and both of them are the inner porous wall 3
The pore diameter is larger than 2a, and the outer porous wall 32c is larger than the intermediate porous wall 32b.

【0085】従って、上記具体例においては、水蒸気を
含む排気ガスが排気管31を流れて上記排気通路部34
に至ると、図16に示すように排気ガス中の水分子は外
側多孔質壁32c、中間多孔質壁32b及び内側多孔質
壁32aを順に拡散移動してアルコール通路部33に侵
入する一方、排気ガス中の比較的大きな分子は多孔質管
32の外側多孔質壁32cに妨げられて上記拡散をする
ことができない。このため、排気ガスは水分が少なくな
った乾燥排気ガスになって排出されていく。
Therefore, in the above-described specific example, the exhaust gas containing water vapor flows through the exhaust pipe 31 and the exhaust passage portion 34.
16, the water molecules in the exhaust gas sequentially diffuse and move through the outer porous wall 32c, the intermediate porous wall 32b, and the inner porous wall 32a to enter the alcohol passage portion 33 while the exhaust gas is exhausted. The relatively large molecules in the gas cannot be diffused because they are blocked by the outer porous wall 32c of the porous tube 32. Therefore, the exhaust gas becomes a dry exhaust gas with less water content and is exhausted.

【0086】上記排気通路部34からアルコール通路部
33に入った水分子は、メタノールと共に改質触媒反応
槽37に送られる。そして、そこでは気化したメタノー
ルと水蒸気との間で先に説明した式の反応を生じて改
質ガス(二酸化炭素と水素)とが生成する。なお、一部
では(MeOH→2H2 +CO)の反応を生ずると考え
られる。
The water molecules that have entered the alcohol passage portion 33 from the exhaust passage portion 34 are sent to the reforming catalyst reaction tank 37 together with methanol. Then, there, the reformed gas (carbon dioxide and hydrogen) is generated by causing the reaction of the above-described equation between the vaporized methanol and water vapor. It is considered that the reaction of (MeOH → 2H 2 + CO) occurs partially.

【0087】そうして、上記反応に関与しなかったメタ
ノールガスと改質ガスとは冷却器38に送られ、メタノ
ールガスは液化してポンプ40に流れる一方、液化しな
かった改質ガスはエンジンの吸気系に送られて燃料と共
にエンジン燃焼室に供給される。上記液化したメタノー
ルは補給された無水アルコールと共に再びアルコール通
路部33へ供給される。
Then, the methanol gas and the reformed gas not involved in the above reaction are sent to the cooler 38, and the methanol gas is liquefied and flows into the pump 40, while the unliquefied reformed gas is discharged to the engine. It is sent to the intake system and is supplied to the engine combustion chamber together with fuel. The liquefied methanol is supplied to the alcohol passage portion 33 again together with the supplemented anhydrous alcohol.

【0088】図17は上記排気通路部34の入口及び出
口のモデルガスの組成を示すものである(上側が入口の
ガス組成、下側が出口のガス組成を示し、数値はいずれ
も流量(mi/min)を示す)。同図によれば水蒸気
量は全ガス量の約9%から約1.4%に減少しており、
水蒸気が除去されていることがわかる。
FIG. 17 shows the composition of the model gas at the inlet and the outlet of the exhaust passage portion 34 (the upper side shows the gas composition at the inlet, the lower side shows the gas composition at the outlet, and all numerical values are flow rates (mi / min))). According to the figure, the amount of water vapor has decreased from about 9% to about 1.4% of the total gas amount,
It can be seen that the water vapor has been removed.

【0089】そこで、図15に示す装置の下流側にY型
ゼオライトを25ml担持させた吸着材を配置し、モデ
ルガス(図17の上側のものと同様の組成)を流してH
C吸着能を評価したところ、当該吸着材のプロピレン吸
着量は、上記水蒸気除去装置を設けない場合に10mg
であったものが126mgに急増した。さらに、実際の
自動車においてY型ゼオライトによる吸着材をエンジン
の排気通路に設けて、Y1モードでのHC浄化率を調べ
たところ、上記水蒸気除去装置を設けないものでは65
%であったものが上記水蒸気除去装置を設けたものでは
HC浄化率が74%になった。これは水蒸気が除去され
て吸着材の吸着性が高まったためである。
Therefore, an adsorbent carrying 25 ml of Y-type zeolite is arranged on the downstream side of the apparatus shown in FIG. 15, and a model gas (similar composition to the one on the upper side of FIG. 17) is caused to flow therethrough.
When the C adsorption capacity was evaluated, the propylene adsorption amount of the adsorbent was 10 mg when the water vapor removal device was not provided.
It increased to 126 mg. Furthermore, when an adsorbent made of Y-type zeolite was installed in the exhaust passage of the engine in an actual automobile and the HC purification rate in the Y1 mode was examined, it was found that the water vapor removal device was not installed.
%, The HC purification rate was 74% in the case where the above water vapor removal device was provided. This is because the water vapor was removed and the adsorbability of the adsorbent was increased.

【0090】<その他2>次に、水蒸気存在下において
も排気ガス中のHCをよく吸着しその排出を防止する手
段について説明する。
<Others 2> Next, a means for well adsorbing HC in exhaust gas and preventing its discharge even in the presence of water vapor will be described.

【0091】(課題)図18に示すように、エンジン1
の排気系2において自動車のアンダーフロア位置(車体
フロア下)に配置した触媒コンバータの内部を前後に二
分割し、前段に三元触媒4、後段にHC吸着触媒(HC
吸着剤と別の触媒とを混合したもの)51をそれぞれ収
容した場合、HCの排出を防止することができる。しか
し、HC吸着剤は排気ガス中に水蒸気が存在すると、そ
の機能が大きく低下するため、上記システムでも不充分
となる。
(Problem) As shown in FIG.
In the exhaust system 2 of the vehicle, the inside of the catalytic converter arranged at the underfloor position (under the vehicle body floor) of the automobile is divided into two parts, the three-way catalyst 4 in the front stage and the HC adsorption catalyst (HC
When a mixture of an adsorbent and another catalyst) 51 is housed, HC discharge can be prevented. However, the function of the HC adsorbent is greatly reduced when water vapor is present in the exhaust gas, so that the above system is also insufficient.

【0092】(解決手段)本案では、上記の問題点を解
決するため、次のいずれかの手段を設ける。
(Solution Means) In the present proposal, in order to solve the above problems, any one of the following means is provided.

【0093】i)水蒸気存在下でもHC吸着能を持つ元
素(Fe,Co,Ni,Mn)をゼオライトのイオン交
換サイトまたは骨格構造に加えたものをHC吸着剤とし
て用い、HC吸着浄化システムを構築する。
I) An HC adsorbing and purifying system is constructed by using an element having an HC adsorbing ability (Fe, Co, Ni, Mn) added to the ion-exchange site or skeleton structure of zeolite as an HC adsorbent even in the presence of water vapor. To do.

【0094】ii)HC吸着剤層が悪影響を受けないよう
に、水蒸気を除去する手段をシステム中に受ける(例え
ば、吸湿剤とHC吸着剤を混合する。あるいは、吸着剤
層手前に凝縮トラップを設ける)。
Ii) The system is provided with means for removing water vapor so that the HC adsorbent layer is not adversely affected (for example, a hygroscopic agent and an HC adsorbent are mixed. Alternatively, a condensation trap is placed before the adsorbent layer. To provide).

【0095】(解決手段iについて)現在市販されてい
るゼオライトは、交換イオンがNa+ またはH+ のもの
がほとんどである。そこで、これら以外の各種イオンを
交換したMFI型ゼオライト(ZSMS)を試作し、H
C吸着特性を評価した。
(Regarding Solution i) Most commercially available zeolites have exchange ions of Na + or H + . Therefore, we prototyped MFI-type zeolite (ZSMS) in which various ions other than these were exchanged.
The C adsorption characteristics were evaluated.

【0096】[0096]

【表1】 [Table 1]

【0097】このように、本案1〜4では、比較1,2
に対して水蒸気存在下でのHC吸着量が大きく向上して
いることがわかった。これは、交換イオン自体にある程
度水蒸気存在下でのHC吸着能力があるためと考えられ
る。
As described above, in the cases 1 to 4, comparisons 1 and 2 are made.
On the other hand, it was found that the amount of HC adsorbed in the presence of water vapor was greatly improved. It is considered that this is because the exchanged ions themselves have a certain amount of HC adsorption ability in the presence of water vapor.

【0098】続いて、ゼオライトの骨格中への添加を試
みた。
Subsequently, an attempt was made to add zeolite into the framework.

【0099】MFI型ゼオライトを水熱合成する前の合
成反応液中に金属塩を溶解させておくことにより、骨格
構造中にFe,Co,Ni,Mnを含むMFI型のメタ
ロシリケート(金属含有シリケートと同意)をそれぞれ
合成した。これらをH+ 交換することにより、H+ 交換
メタロシリケートを作製した。そして同様にC3 6
吸着特性を評価した。
By dissolving a metal salt in a synthetic reaction solution before hydrothermally synthesizing MFI-type zeolite, MFI-type metallosilicate (metal-containing silicate) containing Fe, Co, Ni, and Mn in the skeleton structure is dissolved. (Agreement with) was synthesized respectively. By exchanging these with H + , an H + exchange metallosilicate was prepared. Then, similarly, the adsorption property of C 3 H 6 was evaluated.

【0100】[0100]

【表2】 [Table 2]

【0101】このように、本案5〜8によれば、やはり
比較2に対して、C3 6 吸着量が向上していることが
確認できた。これは、骨格構造中に添加された金属が、
36 を吸着すると共に、シリケート全体の酸強度を
弱めてH2 Oを吸引する力を弱めたため、H2 Oの阻害
する力が低下したためと考えられる。
As described above, according to the present proposals 5 to 8, it was confirmed that the amount of C 3 H 6 adsorbed was improved as compared with Comparative 2. This is because the metal added in the skeletal structure is
With adsorbs C 3 H 6, for weakening the force for sucking of H 2 O weaken the acid strength of the entire silicate, a force which inhibits the H 2 O is considered due to a decrease.

【0102】以上の中から、Fe3+−MFIゼオライト
とH+ −Si/Al/Feメタロシリケートの2種を取
り上げ、実車評価を行った。実車システム構成は図1と
全く同様とした。
From the above, two types of Fe 3+ -MFI zeolite and H + -Si / Al / Fe metallosilicate were picked up and evaluated in an actual vehicle. The actual vehicle system configuration is exactly the same as in FIG.

【0103】・実験条件 V6 2500ccエンジン車 F
TPモード実車走行評価 ・触媒コンバータ構成 前段:Pt-Rh 系三元触媒 900℃×50h 大気熱処理品
1.0 ■ 後段:吸着剤は本案吸着剤と H+ −FAU (ケイバン比8
0)を等量混合 吸着剤をハニカムにコーティング後、 CeO2 及びPdを担
持 CeO2 担持量 50g/■ Pd担持量 8g/■ 吸着剤担持量 150g/■ ハニカム容量 1.3
Experimental conditions V6 2500cc engine car F
TP mode Actual vehicle running evaluation ・ Catalyst converter configuration First stage: Pt-Rh-based three-way catalyst 900 ℃ × 50h Air-heat treated product
1.0 ■ Second stage: The adsorbent is H + −FAU (Cayban ratio 8)
0) Equal amount is mixed After adsorbent is coated on the honeycomb, CeO 2 and Pd are supported CeO 2 supported amount 50g / ■ Pd supported amount 8g / ■ Adsorbent supported amount 150g / ■ Honeycomb capacity 1.3

【表3】 [Table 3]

【0104】このように、本案を用いれば、実車におけ
るHC浄化率を向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the HC purification rate in the actual vehicle can be improved.

【0105】他に、ゼオライト構造として、MOR,F
ERを用いても同様の効果が得られる。
Besides, as the zeolite structure, MOR, F
The same effect can be obtained by using ER.

【0106】(解決手段iiについて)本案例を図19,
20により示す。アンダーフロア位置の触媒コンバータ
(三元触媒4,HC吸着触媒51)の手前に凝縮トラッ
プ52を置き、かつコンバータの後部には絞り弁53を
設けている。エンジン冷間時に始動した場合、100秒
間は絞り弁53を絞っておき、その後は完全に開放す
る。
(Regarding Solution Means ii) FIG.
Shown by 20. A condensation trap 52 is placed in front of the catalytic converter (three-way catalyst 4, HC adsorption catalyst 51) at the underfloor position, and a throttle valve 53 is provided at the rear of the converter. When the engine is started when it is cold, the throttle valve 53 is throttled for 100 seconds and then completely opened.

【0107】この始動後の100秒間は、トラップ52
は十分冷えているため、排ガス中の水蒸気はここで凝縮
しトラップされる。このときさらに絞り弁53を絞って
水蒸気分圧を上げているため、なおさら凝縮は促進され
る。従って、触媒コンバータ4,51には水蒸気の少な
い排ガスが流れ込む。またこの排ガス中のHC分圧も上
昇している。このため、水蒸気濃度低下とHC分圧上昇
の相乗効果でHC吸着効率は向上することになる。
For 100 seconds after the start, the trap 52 is
Is sufficiently cold, the water vapor in the exhaust gas is condensed and trapped here. At this time, the throttle valve 53 is further throttled to increase the partial pressure of water vapor, so that the condensation is further promoted. Therefore, the exhaust gas containing less steam flows into the catalytic converters 4, 51. The HC partial pressure in the exhaust gas is also increasing. Therefore, the HC adsorption efficiency is improved due to the synergistic effect of the decrease of the water vapor concentration and the increase of the partial pressure of HC.

【0108】このシステムを実車両に組み込み、評価し
た結果を示す。
The results of evaluation by incorporating this system into an actual vehicle are shown.

【0109】・実験条件 V6 2500ccエンジン車 F
TPモード実車走行評価 ・触媒コンバータ構成 前段:Pt-Rh 系三元触媒 900℃×50h 大気熱処理品
1.0 ■ 後段:吸着剤は H+ −MFI (ケイバン比30)とH+ −F
AU (ケイバン比80)とを等重量混合したもの 担
持量 150g/■ 吸着剤をハニカムにコーティング後、 CeO2 及びPdを担
持 CeO2 担持量 50g/■ Pd担持量 8g/■ ハニカム容量 1.3 ■
Experimental conditions V6 2500cc engine car F
TP mode Actual vehicle running evaluation ・ Catalyst converter configuration First stage: Pt-Rh-based three-way catalyst 900 ℃ × 50h Air-heat treated product
1.0 ■ Second stage: The adsorbents are H + -MFI (Cayvan ratio 30) and H + -F
Equal weight mixture of AU (Cayban ratio 80) Loading amount 150g / ■ CeO 2 and Pd loading CeO 2 loading amount 50g / ■ Pd loading amount 8g / ■ Honeycomb capacity 1.3 ■ after coating the adsorbent on the honeycomb

【表4】 [Table 4]

【0110】このように、本案の場合もやはりHC浄化
率は向上する。
As described above, also in the case of the present invention, the HC purification rate is improved.

【0111】他にも、凝縮トラップの変わりにCaO,
CaCl2 など吸湿剤をコンバータ上流に配置するか、
あるいは吸着剤層に吸湿剤を混合しても同様の効果が得
られる。
Besides, instead of the condensation trap, CaO,
Place a hygroscopic agent such as CaCl 2 upstream of the converter,
Alternatively, a similar effect can be obtained by mixing a hygroscopic agent in the adsorbent layer.

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

【図1】実施例の排気ガス浄化装置の各要素の配置構成
を示す図
FIG. 1 is a diagram showing an arrangement configuration of respective elements of an exhaust gas purifying apparatus according to an embodiment.

【図2】水蒸気改質触媒によるプロピレンのベンゼン転
化率を示すグラフ図
FIG. 2 is a graph showing a benzene conversion rate of propylene by a steam reforming catalyst.

【図3】ZSM5及びY型ゼオライトのHC吸着量を示
すグラフ図
FIG. 3 is a graph showing the HC adsorption amount of ZSM5 and Y-type zeolite.

【図4】比較例1の排気ガス浄化装置の各要素の配置構
成を示す図
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement configuration of each element of an exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 1.

【図5】第2実施例の排気ガス浄化装置の各要素の配置
構成を示す図
FIG. 5 is a diagram showing an arrangement configuration of each element of the exhaust gas purification apparatus of the second embodiment.

【図6】比較例2の排気ガス浄化装置の各要素の配置構
成を示す図
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement configuration of each element of an exhaust gas purification device of Comparative Example 2.

【図7】比較例3の排気ガス浄化装置の各要素の配置構
成を示す図
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement configuration of respective elements of an exhaust gas purification apparatus of Comparative Example 3.

【図8】排気ガス中の水蒸気除去装置の一例を示す構成
FIG. 8 is a configuration diagram showing an example of a device for removing water vapor from exhaust gas.

【図9】Cu,Zn系改質触媒による改質反応温度とガ
ス組成との関係を示すグラフ図
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a reforming reaction temperature and a gas composition by a Cu, Zn-based reforming catalyst.

【図10】Pt/Al2 3 系改質触媒による改質反応
温度とガス組成との関係を示すグラフ図
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a reforming reaction temperature and a gas composition by a Pt / Al 2 O 3 based reforming catalyst.

【図11】Pd/Al2 3 系改質触媒による改質反応
温度とガス組成との関係を示すグラフ図
FIG. 11 is a graph showing a relationship between a reforming reaction temperature and a gas composition by a Pd / Al 2 O 3 based reforming catalyst.

【図12】Pt/MgO系改質触媒による改質反応温度
とガス組成との関係を示すグラフ図
FIG. 12 is a graph showing a relationship between a reforming reaction temperature and a gas composition by a Pt / MgO based reforming catalyst.

【図13】Cu,Zn系改質触媒のSV依存性を示すグ
ラフ図
FIG. 13 is a graph showing the SV dependence of Cu and Zn based reforming catalysts.

【図14】SV=6000h-1での図9と同様の図FIG. 14 is a view similar to FIG. 9 with SV = 6000 h −1 .

【図15】排気ガス中の水蒸気除去装置の他の例を示す
構成図
FIG. 15 is a configuration diagram showing another example of a device for removing water vapor in exhaust gas.

【図16】多孔質隔壁と各種の分子との関係を示す図FIG. 16 is a diagram showing the relationship between porous partition walls and various molecules.

【図17】排気通路部の入口と出口とでのモデルガスの
組成変化を示すグラフ図
FIG. 17 is a graph showing the composition change of the model gas at the inlet and outlet of the exhaust passage.

【図18】排気浄化システムを示すブロック図FIG. 18 is a block diagram showing an exhaust purification system.

【図19】排気浄化システムの他の例を示すブロック図FIG. 19 is a block diagram showing another example of an exhaust purification system.

【図20】凝縮トラップを示す概略段面図FIG. 20 is a schematic step view showing a condensation trap.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11 エンジン 2,12 排気通路 3 改質触媒 4 三元触媒 5 吸着触媒 13 水蒸気改質触媒 14 HC吸着材 15 排気ガス浄化用触媒 16 バイパス通路 17 開閉弁 19 燃料タンク 20 燃料供給通路 21 燃料供給装置 22 コントロールユニット 31 排気管 32 多孔質管 32a 内側多孔質壁 32b 中間多孔質壁 32c 外側多孔質壁 33 アルコール通路部 34 排気通路部 35 二重通路 36 循環用通路 37 改質触媒反応槽 38 冷却器 39 アルコール補給口 40 供給ポンプ 41 加熱装置 1,11 engine 2,12 exhaust passage 3 reforming catalyst 4 three-way catalyst 5 adsorption catalyst 13 steam reforming catalyst 14 HC adsorbent 15 exhaust gas purification catalyst 16 bypass passage 17 on-off valve 19 fuel tank 20 fuel supply passage 21 fuel Supply device 22 Control unit 31 Exhaust pipe 32 Porous pipe 32a Inner porous wall 32b Intermediate porous wall 32c Outer porous wall 33 Alcohol passage portion 34 Exhaust passage portion 35 Double passage 36 Circulation passage 37 Reforming catalyst reaction tank 38 Cooler 39 Alcohol supply port 40 Supply pump 41 Heating device

───────────────────────────────────────────────────── 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 53/86 ZAB B01J 29/87 A B01D 53/36 ZAB (72)発明者 黒川 貴弘 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 重津 雅彦 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 岩国 秀治 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location B01D 53/86 ZAB B01J 29/87 A B01D 53/36 ZAB (72) Inventor Takahiro Kurokawa Hiroshima Aki 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Municipality of Mazda Co., Ltd. (72) Masahiko Shigets 3-1, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture In-house Mazda Co., Ltd. (72) Shuji Iwakuni, Shinchi, Fuchu-cho, Aki-gun, Hiroshima Prefecture No. 1 in Mazda Motor Corporation

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 脂肪族炭化水素を含有する排気ガスを浄
化する排気ガス浄化装置であって、 上記排気ガス中の脂肪族炭化水素を芳香族炭化水素に改
質する改質材と、該改質材に接触した炭化水素を吸着す
る吸着材とを備えていることを特徴とする排気ガス浄化
装置。
1. An exhaust gas purification device for purifying exhaust gas containing aliphatic hydrocarbons, comprising: a reforming material for reforming the aliphatic hydrocarbons in the exhaust gas into aromatic hydrocarbons; An exhaust gas purification device, comprising: an adsorbent that adsorbs hydrocarbons that have come into contact with a quality material.
【請求項2】 請求項1に記載されている排気ガス浄化
装置において、 上記改質材と吸着材とが上記排気ガスが流れる排気通路
において上流側と下流側とに分かれて配設されているこ
とを特徴とする排気ガス浄化装置。
2. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the reforming material and the adsorbing material are separately arranged on an upstream side and a downstream side in an exhaust passage through which the exhaust gas flows. An exhaust gas purification device characterized by the above.
【請求項3】 自動車のエンジンの排気ガスを浄化する
排気ガス浄化装置であって、 上記エンジンの排気通路に、排気ガス中の脂肪族炭化水
素を芳香族炭化水素に改質する改質材が配設されている
とともに、該改質材よりも下流側には脂肪族炭化水素を
吸着する吸着能よりも芳香族炭化水素を吸着する吸着能
の方が高い吸着材が配設されていることを特徴とする排
気ガス浄化装置。
3. An exhaust gas purifying apparatus for purifying exhaust gas of an automobile engine, wherein a reforming material for reforming an aliphatic hydrocarbon in the exhaust gas into an aromatic hydrocarbon is provided in an exhaust passage of the engine. An adsorbent that has a higher adsorbability for adsorbing aromatic hydrocarbons than an adsorbent for adsorbing aliphatic hydrocarbons is disposed downstream of the modifier. Exhaust gas purification device characterized by.
【請求項4】 請求項1、請求項2又は請求項3に記載
されている排気ガス浄化装置において、 上記改質材が、結晶格子の一部がGaによって構成され
ているガリウムシリケートであり、 上記吸着材が、Y型ゼオライトであることを特徴とする
排気ガス浄化装置。
4. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, claim 2, or claim 3, wherein the modifier is gallium silicate in which a part of a crystal lattice is composed of Ga, An exhaust gas purification device, wherein the adsorbent is Y-type zeolite.
【請求項5】 請求項2又は請求項3に記載されている
排気ガス浄化装置において、 上記改質材と吸着材との間に三元触媒が配置されてい
て、 上記改質材が、結晶格子の一部がGaによって構成され
ているガリウムシリケートであり、 上記吸着材が、Y型ゼオライトであることを特徴とする
排気ガス浄化装置。
5. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 2 or 3, wherein a three-way catalyst is arranged between the reforming material and the adsorbent, and the reforming material is crystallized. An exhaust gas purifying device, characterized in that a part of the lattice is gallium silicate composed of Ga, and the adsorbent is Y-type zeolite.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか一に記
載されている排気ガス浄化装置において、 上記吸着材に、炭化水素の分解反応を促進する貴金属活
性種が担持されていることを特徴とする排気ガス浄化装
置。
6. The exhaust gas purifying apparatus according to claim 1, wherein the adsorbent carries a noble metal active species that promotes a hydrocarbon decomposition reaction. A characteristic exhaust gas purification device.
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