JPH0760063A - Removing process for nitrogen oxid - Google Patents

Removing process for nitrogen oxid

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JPH0760063A
JPH0760063A JP5211620A JP21162093A JPH0760063A JP H0760063 A JPH0760063 A JP H0760063A JP 5211620 A JP5211620 A JP 5211620A JP 21162093 A JP21162093 A JP 21162093A JP H0760063 A JPH0760063 A JP H0760063A
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JP
Japan
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zeolite
germanium compound
germanium
exhaust gas
nitrogen oxides
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Application number
JP5211620A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasunobu Hosose
泰伸 細瀬
Senji Kasahara
泉司 笠原
Shiro Nakamura
志郎 中村
Kazuhiko Sekizawa
和彦 関沢
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Tosoh Corp
Original Assignee
Tosoh Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a process of cleaning efficiently exhaust gas by using an exhaust gas cleaner which can clean particularly excessive oxygen to be exhausted out of an internal combustion engine of an automobile or the like without utilizing a reducer such as ammonia and is of superior durability at the high temperature containing water vapor. CONSTITUTION:Nitrogen oxides are removed out of exhaust gas of excessive oxygen containing nitrogen oxides and hydrocarbon by using a catalyst composed of zeolite having the SiO2/Al2O3 molar ratio of at least 15 or more treated using a germanium compound and active metal of one kind or more.

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、ボイラー,自動車エン
ジン等から排出される窒素酸化物を含有する酸素過剰の
排ガスを触媒を用いて処理する方法に関し、更に詳細に
は、活性及び耐久性の非常に優れた触媒を用いて窒素酸
化物を除去する方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating an exhaust gas containing nitrogen oxides, which is discharged from a boiler, an automobile engine, etc., in excess of oxygen using a catalyst. The present invention relates to a method for removing nitrogen oxides using a very excellent catalyst.

【0002】[0002]

【従来の技術】ボイラー,自動車エンジン等から排出さ
れる排ガス中の窒素酸化物を除去する方法として、触媒
の存在下でアンモニアを用いる選択的接触還元法、また
排ガスを触媒に通し、未燃焼の一酸化炭素及び炭化水素
により還元する非選択的接触還元法等が実用化されてい
る。
2. Description of the Related Art As a method for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a boiler, an automobile engine, etc., a selective catalytic reduction method using ammonia in the presence of a catalyst, or a method of passing an exhaust gas through a catalyst and unburned A non-selective catalytic reduction method of reducing with carbon monoxide and hydrocarbon has been put to practical use.

【0003】特開昭60−125250号公報には、還
元剤非共存下で窒素酸化物を直接接触分解できる触媒と
して銅イオン交換したゼオライトが提案されている。
JP-A-60-125250 proposes a copper ion-exchanged zeolite as a catalyst capable of directly catalytically decomposing nitrogen oxides in the absence of a reducing agent.

【0004】また、ディーゼルエンジン,低燃費化を目
的とした希薄燃焼エンジンの排ガス浄化用に、酸素過剰
下でも、未燃焼の一酸化炭素,炭化水素等の還元成分に
より窒素酸化物を選択的に還元できる触媒として、卑金
属をゼオライト等に含有させた触媒が提案されている
(特開昭63−100919号公報)。
Further, for purification of exhaust gas of a diesel engine and a lean-burn engine for the purpose of reducing fuel consumption, nitrogen oxides are selectively removed by reducing components such as unburned carbon monoxide and hydrocarbons even in the presence of excess oxygen. As a catalyst that can be reduced, a catalyst in which a base metal is contained in zeolite or the like has been proposed (JP-A-63-100919).

【0005】しかしながら、これらの提案されている触
媒は、特に高温での耐久性に問題があり、実用化される
に至っていない。
However, these proposed catalysts have problems in durability, especially at high temperatures, and have not been put into practical use.

【0006】そこで、ゼオライトの表面付近のAlをS
iと置換し、ゼオライト外表面を疎水化することによ
り、ゼオライトの高温水蒸気存在下での耐久性を向上す
る試みがなされている(特開平4−271843号公
報)。しかしながら、この提案されている方法では、ケ
イフッ化アンモニウムを用いて水溶液中でSi置換を行
っているため、水溶液中でケイフッ化アンモニウムの一
部が加水分解して生成するフッ酸により、ゼオライト細
孔内の脱Alを引き起こし、充分な耐久性が得られなか
った。
Therefore, Al near the surface of the zeolite is replaced by S.
Attempts have been made to improve the durability of zeolite in the presence of high temperature steam by substituting it with i to make the outer surface of the zeolite hydrophobic (JP-A-4-271843). However, in this proposed method, since Si substitution is carried out in an aqueous solution using ammonium silicofluoride, zeolite pores are generated by hydrofluoric acid produced by hydrolysis of part of the ammonium silicofluoride in the aqueous solution. However, sufficient Al durability was not obtained due to the removal of Al inside.

【0007】また、ゼオライト中にゲルマニウムを導入
しようとする試みとして、例えば、ザ ジャーナル オ
ブ フィジカル ケミストリィ(The Journal of Physi
calChemistry ), vol.97, No.21, 1993. 5678-5684の
様な報告が成されている。しかし、この報告ではゼオラ
イト合成時にフッ酸溶液中に塩化ゲルマニウムを添加し
ており、この様な方法ではゼオライト結晶の耐久性を向
上する効果が得られないばかりでなく、ゼオライト結晶
にこの様な処理を施せば、共存するフッ酸によりゼオラ
イトが浸食され、耐久性が低下してしまう。
[0007] Further, as an attempt to introduce germanium into zeolite, for example, The Journal of Physical Chemistry (The Journal of Physi
calChemistry), vol.97, No.21, 1993. 5678-5684. However, in this report, germanium chloride was added to the hydrofluoric acid solution at the time of zeolite synthesis, and not only the effect of improving the durability of the zeolite crystal was not obtained by such a method, but the zeolite crystal was treated in this way. If it is applied, the zeolite will be eroded by the coexisting hydrofluoric acid, and the durability will be reduced.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、アン
モニア等の還元剤を使用することなく、自動車等の内燃
機関から排出される、特に酸素過剰の排ガスを、効率良
く浄化し、且つ、水蒸気の存在する高温での耐久性に優
れる排ガス浄化用触媒を用いて排ガスを浄化する方法を
提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to efficiently purify exhaust gas discharged from an internal combustion engine such as an automobile, particularly in excess of oxygen, without using a reducing agent such as ammonia, and It is intended to provide a method for purifying exhaust gas by using an exhaust gas purifying catalyst having excellent durability at high temperature in the presence of water vapor.

【0009】[0009]

【課題を解決する為の手段】本発明者等は、上記課題に
ついて鋭意検討した結果、ゲルマニウム化合物でゼオラ
イトを処理することにより、高温水蒸気下で使用された
後も効率良く排ガス浄化が出来ることを見いだし、本発
明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that treating a zeolite with a germanium compound enables efficient exhaust gas purification even after being used under high temperature steam. They have found the present invention and completed the present invention.

【0010】すなわち本発明は、ゲルマニウム化合物処
理された、SiO2/Al23モル比が少なくとも15
以上であるゼオライトと、一種以上の活性金属からなる
触媒を用いて、窒素酸化物及び炭化水素を含有する酸素
過剰の排ガスから窒素酸化物を除去する方法を提供する
ものである。
That is, the present invention provides a germanium compound-treated SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15
It is intended to provide a method for removing nitrogen oxides from an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons by using the above zeolite and a catalyst composed of one or more active metals.

【0011】ゲルマニウム化合物処理は、ゲルマニウム
化合物蒸気とゼオライトの接触、及び/又は、有機溶媒
中でゲルマニウム化合物とゼオライトを接触させること
により行われる。この処理により、ゼオライト細孔構造
の破壊を引き起こすことなく、ゼオライト格子内へGe
を導入することが出来る為、ゼオライトが疎水化し、触
媒劣化の原因となる水蒸気の細孔内への進入が抑制さ
れ、触媒の耐久性が向上するものと考えられる。
The treatment of the germanium compound is carried out by bringing the germanium compound vapor into contact with the zeolite and / or bringing the germanium compound into contact with the zeolite in an organic solvent. This treatment allows Ge into the zeolite lattice without destroying the zeolite pore structure.
It is considered that since the zeolite can be introduced, the zeolite becomes hydrophobic, the entry of water vapor into the pores, which causes the catalyst deterioration, is suppressed, and the durability of the catalyst is improved.

【0012】以下、本発明をより詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.

【0013】本発明で用いられる触媒は、ゲルマニウム
化合物処理された、SiO2/Al23モル比が少なく
とも15であるゼオライトと、一種以上の活性金属から
なる。本発明において用いられる原料ゼオライトのSi
2/Al23モル比は、ゲルマニウム化合物で処理し
た後に15以上であれば良い。また、SiO2/Al2
3モル比はその上限が限定されるものではない。SiO2
/Al23モル比が15未満であると、十分な耐久性が
得られない。
The catalyst used in the present invention comprises a germanium compound-treated zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 and one or more active metals. Raw material zeolite Si used in the present invention
The O 2 / Al 2 O 3 molar ratio may be 15 or more after the treatment with the germanium compound. In addition, SiO 2 / Al 2 O
The upper limit of the 3 molar ratio is not limited. SiO 2
If the / Al 2 O 3 molar ratio is less than 15, sufficient durability cannot be obtained.

【0014】また、ゼオライトの種類は特に限定され
ず、例えば、モルデナイト、フェリエライト、ZSM−
5、ZSM−8、ZSM−11、ZSM−12、ZSM
−20、ZSM−35等のゼオライトが使用できるが、
その中でもZSM−5が好適に用いられる。またこれら
のゼオライトの製造方法は限定されるものではない。ま
たゼオライトY、ゼオライトL等のゼオライトを脱アル
ミニウムしたものであっても良い。
The type of zeolite is not particularly limited, and examples thereof include mordenite, ferrierite and ZSM-.
5, ZSM-8, ZSM-11, ZSM-12, ZSM
Zeolites such as -20 and ZSM-35 can be used,
Among them, ZSM-5 is preferably used. Further, the method for producing these zeolites is not limited. Alternatively, the zeolite such as zeolite Y or zeolite L may be dealuminated.

【0015】原料ゼオライトは、合成品あるいはそのか
焼品等が用いられるが、原料ゼオライト中のNa等のイ
オンをアンモニウム塩あるいは鉱酸等で処理し、H型あ
るいはアンモニウム型として用いることもできる。更に
は、K,Cs,Ba等でイオン交換して用いることもで
きる。
As the raw material zeolite, a synthetic product or a calcined product thereof is used, but it is also possible to treat the ions such as Na in the raw material zeolite with an ammonium salt or a mineral acid and use it as an H type or an ammonium type. Further, K, Cs, Ba or the like can be used after ion exchange.

【0016】原料ゼオライトは、ゲルマニウム化合物処
理され、且つ、一種以上の活性金属が導入される。
The raw material zeolite is treated with a germanium compound and one or more active metals are introduced.

【0017】ゲルマニウム化合物処理と活性金属導入の
順序は特に制限されず、原料ゼオライトをゲルマニウム
化合物処理した後、活性金属を導入しても良く、また、
活性金属導入後にゲルマニウム化合物処理をすることも
できる。
The order of treating the germanium compound and introducing the active metal is not particularly limited, and the active metal may be introduced after treating the starting zeolite with the germanium compound.
A germanium compound treatment can also be performed after the introduction of the active metal.

【0018】ゲルマニウム化合物処理は、ゲルマニウム
化合物蒸気と原料ゼオライトもしくは一種以上の活性金
属を含有するゼオライトとの接触及び/又は有機溶媒中
でゲルマニウム化合物と原料ゼオライトもしくは一種以
上の活性金属を含有するゼオライトを接触させることに
より行われる。
The treatment of the germanium compound is carried out by contacting the germanium compound vapor with the starting zeolite or the zeolite containing at least one active metal and / or treating the germanium compound with the starting zeolite or zeolite containing at least one active metal in an organic solvent. It is performed by bringing them into contact.

【0019】なお、ゲルマニウム化合物処理を行う際に
は、原料ゼオライトに吸着している水分を除去し、且
つ、ゼオライト表面の水酸基を活性な状態で存在させる
ために、真空下あるいは不活性ガスや乾燥空気雰囲気下
で300〜800℃で前処理を行うことが好ましい。
During the treatment with the germanium compound, in order to remove the water adsorbed on the raw material zeolite and to keep the hydroxyl groups on the surface of the zeolite in an active state, they are vacuumed or inert gas or dried. Pretreatment is preferably performed at 300 to 800 ° C. in an air atmosphere.

【0020】本発明で用い得るゲルマニウム化合物とし
て、フッ化ゲルマニウム,塩化ゲルマニウム,臭化ゲル
マニウム,ヨウ化ゲルマニウム等のハロゲン化ゲルマニ
ウム化合物や、アルキルゲルマニウム,アルコキシゲル
マニウム等の有機ゲルマニウム化合物が挙げられるが、
中でもハロゲン化ゲルマニウム化合物が好ましい。
Examples of the germanium compound that can be used in the present invention include halogenated germanium compounds such as germanium fluoride, germanium chloride, germanium bromide and germanium iodide, and organic germanium compounds such as alkyl germanium and alkoxy germanium.
Of these, a germanium halide compound is preferable.

【0021】ゲルマニウム化合物蒸気処理において、ゲ
ルマニウム化合物の濃度は特に限定されないが、操作性
の点から希釈ガスでゲルマニウム化合物濃度を0.1〜
20%に希釈して用いることが好ましい。希釈ガスとし
てはゲルマニウム化合物が安定に存在するガスであれば
よく、N2,He,Ar,乾燥空気等を用いることが出
来る。希釈ガス中に水分が含まれていると、ゼオライト
外表面でゲルマニウム化合物が加水分解後凝集し、ゼオ
ライトの耐久性を向上させる効果が不明瞭になる可能性
が有るため、処理ガス中の水分は出来るだけ少なくする
ことが望ましい。
In the germanium compound vapor treatment, the concentration of the germanium compound is not particularly limited, but from the viewpoint of operability, the concentration of the germanium compound is adjusted to 0.1 to 0.1 with a diluent gas.
It is preferable to use it after diluting it to 20%. The diluting gas may be any gas in which the germanium compound is stably present, and N 2 , He, Ar, dry air or the like can be used. If the diluent gas contains water, the germanium compound on the outer surface of the zeolite will be aggregated after hydrolysis, and the effect of improving the durability of the zeolite may be unclear, so the water content in the treated gas is It is desirable to reduce it as much as possible.

【0022】ゲルマニウム化合物蒸気処理の温度は、用
いる化合物や処理の方法により異なるが、いる化合物が
安定に存在し、また原料ゼオライトの崩壊を防ぐため
に、室温〜800℃の温度が好ましい。
The temperature of the germanium compound vapor treatment varies depending on the compound used and the treatment method, but a temperature of room temperature to 800 ° C. is preferable in order to stably exist some compounds and to prevent the decomposition of the starting zeolite.

【0023】ゲルマニウム化合物蒸気処理の方法は特に
限定されないが、ゲルマニウム化合物含有ガスを充填し
た密閉容器中でゼオライトを処理、あるいは、ゼオライ
トを充填した層にゲルマニウム化合物含有ガスを流通さ
せる等の方法が用いられる。ゲルマニウム化合物含有ガ
スを流通させる場合の空間速度は10〜10000/h
r程度で良い。また、接触時間は10分〜30時間程度
で良い。
The method of vaporizing the germanium compound is not particularly limited, but a method such as treating the zeolite in a closed container filled with the germanium compound-containing gas, or circulating the germanium compound-containing gas in the zeolite-filled layer is used. To be The space velocity when circulating the germanium compound-containing gas is 10 to 10000 / h.
r is enough. The contact time may be about 10 minutes to 30 hours.

【0024】一方、有機溶媒中でのゲルマニウム化合物
処理において、ゲルマニウム化合物の濃度は特に限定さ
れるものではないが、0.1〜20%が好ましい。有機
溶媒としてはゲルマニウム化合物が安定に存在する溶媒
であれば良く、ヘキサン,シクロヘキサン,ベンゼン,
トルエン等が用いられる。有機溶媒中に水分が含まれて
いると、ゲルマニウム化合物が酸化物等に変化し、ゼオ
ライト外表面上に凝集してしまう可能性が有るため、溶
媒中の水分は出来るだけ除去することが望ましい。また
溶媒として水を使用すると、ゲルマニウムが酸化物等と
して析出し、耐久性の優れた触媒が得られない。
On the other hand, in the treatment of the germanium compound in the organic solvent, the concentration of the germanium compound is not particularly limited, but it is preferably 0.1 to 20%. The organic solvent may be any solvent in which the germanium compound is stably present, such as hexane, cyclohexane, benzene,
Toluene or the like is used. If the organic solvent contains water, the germanium compound may change into an oxide or the like and aggregate on the outer surface of the zeolite. Therefore, it is desirable to remove water in the solvent as much as possible. Further, when water is used as the solvent, germanium is deposited as an oxide or the like, and a catalyst having excellent durability cannot be obtained.

【0025】有機溶媒中でゲルマニウム化合物処理する
際の温度は用いる化合物や処理の方法によって異なる
が、ゼオライト外表面水酸基との反応が進行する温度で
あれば良く、例えば室温から有機溶媒の沸点までの温度
で処理を行うことが出来る。
The temperature for treating the germanium compound in an organic solvent varies depending on the compound used and the treatment method, but may be any temperature at which the reaction with hydroxyl groups on the outer surface of the zeolite proceeds, for example from room temperature to the boiling point of the organic solvent. The treatment can be carried out at temperature.

【0026】有機溶媒中でゲルマニウム化合物処理され
たゼオライトは、余剰のゲルマニウム化合物を付着させ
ないために固液分離することが望ましい。あるいは酸、
有機溶媒等を用いての洗浄や減圧によるゲルマニウム化
合物の除去を行ってもよい。本発明においては、必要に
応じてゲルマニウム化合物蒸気による処理と有機溶媒中
でのゲルマニウム化合物処理を併せて施しても良い。
Zeolite treated with a germanium compound in an organic solvent is preferably subjected to solid-liquid separation in order to prevent excess germanium compound from adhering. Or acid,
The germanium compound may be removed by washing with an organic solvent or the like or by reducing the pressure. In the present invention, the treatment with the germanium compound vapor and the treatment with the germanium compound in an organic solvent may be performed together, if necessary.

【0027】上記の様な方法によりゲルマニウム化合物
処理されたゼオライトは、余剰のゲルマニウム化合物を
除去するために、100〜800℃の温度で、真空下あ
るいは不活性ガスや空気雰囲気下で熱処理しても良い。
The zeolite treated with the germanium compound by the above-mentioned method is heat-treated at a temperature of 100 to 800 ° C. under vacuum or in an inert gas or air atmosphere in order to remove the excess germanium compound. good.

【0028】この様にして得られたゼオライトは、Si
2/GeO2モル比にして20〜20000の範囲の値
を取り得る。この時、ゼオライト格子中へのGeの導入
状態はゲルマニウム化合物処理の方法により異なるが、
Geの導入がゼオライト外表面付近のみで行われる場合
には、ゼオライト中に存在するGeが微量であっても得
られる触媒の耐久性は顕著に向上する。
The zeolite thus obtained is composed of Si
The O 2 / GeO 2 molar ratio may be in the range of 20 to 20,000. At this time, the introduction state of Ge into the zeolite lattice differs depending on the method of treating the germanium compound,
When Ge is introduced only near the outer surface of the zeolite, the durability of the obtained catalyst is remarkably improved even if the amount of Ge present in the zeolite is very small.

【0029】本発明で用いられる触媒には、一種以上の
活性金属が導入される。活性金属としては通常排ガス浄
化に使用される金属であれば良く、例えば、Cu,A
g,Au等のIb族、Fe,Co,Ni,Ru,Rh,
Pd,Pt等のVIII族、Cr,Mo等のVIa族、
あるいは、Mn等のVIIa族が用いられる。特に好ま
しくはCuあるいはCoである。
One or more active metals are introduced into the catalyst used in the present invention. The active metal may be any metal that is usually used for exhaust gas purification, such as Cu or A.
Ib group such as g, Au, Fe, Co, Ni, Ru, Rh,
VIII group such as Pd and Pt, VIa group such as Cr and Mo,
Alternatively, a Group VIIa such as Mn is used. Particularly preferred is Cu or Co.

【0030】活性金属の導入方法は特に限定されず、含
浸担持法、蒸発乾固法、イオン交換法等の手法を用いる
ことができる。活性金属はゼオライト表面に担持された
状態でも高活性を示すが、ゼオライトのイオン交換サイ
トに存在する場合に、より高活性、高耐久性となる為
に、イオン交換法で活性金属を導入することが好まし
い。
The method of introducing the active metal is not particularly limited, and a method such as an impregnating and supporting method, an evaporation-drying method, an ion exchange method can be used. The active metal shows high activity even when it is supported on the surface of zeolite, but when it is present at the ion exchange site of zeolite, it has higher activity and durability, so it is necessary to introduce the active metal by the ion exchange method. Is preferred.

【0031】イオン交換は、原料ゼオライトあるいはゲ
ルマニウム化合物処理されたゼオライトを、活性金属の
塩を含む水溶液中に接触し、洗浄して行われる。活性金
属の塩としては、活性金属の塩化物、硝酸塩、硫酸塩、
酢酸塩等の塩が好適に用いられる。また、活性金属のア
ンミン錯塩等も好適に用い得る。
The ion exchange is carried out by bringing the starting zeolite or the zeolite treated with a germanium compound into contact with an aqueous solution containing a salt of an active metal and washing it. Examples of the active metal salt include active metal chloride, nitrate, sulfate,
A salt such as acetate is preferably used. Further, an ammine complex salt of an active metal or the like can also be preferably used.

【0032】イオン交換の際の活性金属の添加量,濃
度,交換温度,時間等は特に限定されず、一般的に行わ
れている方法で良い。活性金属の添加量は、十分な活
性,耐久性を持たせる為には、原料ゼオライトあるいは
ゲルマニウム化合物処理されたゼオライト中のAlに対
し、0.5〜20倍当量が好ましい。また、イオン交換
のスラリー濃度は、通常行われる5〜50%が好まし
い。また、イオン交換温度,時間は、十分な活性,耐久
性を持たせる為に、室温〜100℃の温度、5分〜3日
の時間であることが好ましい。また、必要に応じて、イ
オン交換操作を繰り返し行うこともできる。
The addition amount, concentration, exchange temperature, time, etc. of the active metal at the time of ion exchange are not particularly limited, and a commonly used method may be used. The amount of the active metal added is preferably 0.5 to 20 times equivalent to Al in the starting zeolite or the zeolite treated with the germanium compound in order to provide sufficient activity and durability. The ion exchange slurry concentration is preferably 5 to 50% which is usually performed. Further, the ion exchange temperature and time are preferably room temperature to 100 ° C. and 5 minutes to 3 days in order to provide sufficient activity and durability. Further, the ion exchange operation can be repeated if necessary.

【0033】以上の様にして、本発明で用いられる排ガ
ス浄化触媒を調製することができる。
The exhaust gas purification catalyst used in the present invention can be prepared as described above.

【0034】本発明で用いられる活性金属を導入した排
ガス浄化用触媒のSiO2/Al23モル比は、活性金
属導入前後で実質的に変化しない。また、排ガス浄化用
触媒の結晶構造もゲルマニウム化合物処理前後及びイオ
ン交換前後で本質的に異なるものではない。
The SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of the exhaust gas-purifying catalyst containing the active metal used in the present invention does not substantially change before and after the introduction of the active metal. Also, the crystal structure of the exhaust gas-purifying catalyst is not essentially different before and after the treatment with the germanium compound and before and after the ion exchange.

【0035】本発明で用いられる排ガス浄化用触媒は、
粘土鉱物等のバインダーと混合し成形して使用すること
もできる。また、予め原料ゼオライトあるいはゲルマニ
ウム化合物処理したゼオライトを成形し、その成形体を
ゲルマニウム化合物処理あるいは活性金属を導入させる
こともできる。ゼオライトを成形する際に用いられるバ
インダーとしては、カオリン、アタパルガイト、モンモ
リロナイト、ベントナイト、アロフェン、セピオライト
等の粘土鉱物である。あるいは、バインダーを用いずに
成形体を直接合成したバインダレスゼオライト成形体で
あっても良い。また、コージェライト製あるいは金属製
のハニカム状基材に本発明で用いられる排ガス浄化用触
媒をウォッシュコートして用いることもできる。
The exhaust gas-purifying catalyst used in the present invention is
It can also be used by mixing with a binder such as clay mineral and molding. Alternatively, the raw material zeolite or the zeolite treated with a germanium compound may be molded in advance, and the molded body may be treated with the germanium compound or introduced with an active metal. Binders used when forming zeolite are clay minerals such as kaolin, attapulgite, montmorillonite, bentonite, allophane, and sepiolite. Alternatively, it may be a binderless zeolite molded product obtained by directly synthesizing a molded product without using a binder. Further, the exhaust gas-purifying catalyst used in the present invention can be wash-coated on a honeycomb-shaped substrate made of cordierite or metal.

【0036】この様にして調製された排ガス浄化触媒
は、窒素酸化物及び炭化水素を含む酸素過剰の排ガスと
接触させ、窒素酸化物除去を行う。本発明で用いられる
排ガスは、窒素酸化物及び炭化水素を含み酸素過剰であ
ることが必須であるが、一酸化炭素,水素,アンモニア
等が含まれている場合にも有効である。酸素過剰の排ガ
スとは、排ガス中に含まれる一酸化炭素,炭化水素,水
素を完全に酸化するのに必要な酸素量よりも過剰な酸素
が含まれていることを示す。例えば、自動車等の内燃機
関から排出される排ガスの場合には、空燃比が大きい状
態(リーン領域)である。
The exhaust gas-purifying catalyst thus prepared is contacted with an oxygen-excess exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons to remove nitrogen oxides. It is essential that the exhaust gas used in the present invention contains nitrogen oxides and hydrocarbons and is in excess of oxygen, but it is also effective when it contains carbon monoxide, hydrogen, ammonia and the like. Exhaust gas in excess of oxygen means that excess oxygen is contained in excess of the amount of oxygen required to completely oxidize carbon monoxide, hydrocarbons and hydrogen contained in the exhaust gas. For example, in the case of exhaust gas discharged from an internal combustion engine of an automobile or the like, the air-fuel ratio is large (lean region).

【0037】窒素酸化物を除去する際の空間速度,温度
等は特に限定されないが、空間速度100〜50000
0/hr、温度200〜800℃であることが好まし
い。
The space velocity, temperature, etc. when removing nitrogen oxides are not particularly limited, but the space velocity is 100 to 50,000.
It is preferable that the temperature is 0 / hr and the temperature is 200 to 800 ° C.

【0038】[0038]

【実施例】以下、実施例において本発明を更に詳細に説
明する。しかし、本発明はこれら実施例のみに限定され
るものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

【0039】実施例1 攪拌状態にある実容積2リットルのオーバーフロータイ
プの反応槽に、珪酸ソーダ水溶液(SiO2;250g
/リットル,Na2O;82g/リットル,Al23
2.8g/リットル)と、硫酸アルミニウム水溶液(A
23;8.8g/リットル,H2SO4;370g/リ
ットル)とをそれぞれ3リットル/hr,1リットル/
hrの速度で連続的に供給した。反応温度は30〜32
℃、排出されるスラリーのpHは6.7〜7.0であっ
た。
Example 1 A sodium silicate aqueous solution (SiO 2 ; 250 g) was placed in an overflow-type reaction tank having an actual volume of 2 liters in a stirring state.
/ L, Na 2 O; 82 g / L, Al 2 O 3 ;
2.8 g / liter) and an aluminum sulfate aqueous solution (A
L 2 O 3 ; 8.8 g / liter, H 2 SO 4 ; 370 g / liter) and 3 liter / hr, 1 liter / hr, respectively.
It was continuously fed at a rate of hr. Reaction temperature is 30-32
C., the pH of the discharged slurry was 6.7 to 7.0.

【0040】排出スラリーを固液分離し十分水洗した
後、Na2O;0.75wt%,Al23;0.77w
t%,SiO2;36.1wt%,H2O;62.5wt
%の粒状無定形アルミノ珪酸塩均一化合物を得た。該均
一化合物2860gと3.2wt%のNaOH水溶液6
150gとをオートクレーブに仕込み、160℃で72
時間攪拌下で結晶化した。
After solid-liquid separation of the discharged slurry and sufficient washing with water, Na 2 O; 0.75 wt%, Al 2 O 3 ; 0.77 w
t%, SiO 2 ; 36.1 wt%, H 2 O; 62.5 wt
% Of granular amorphous aluminosilicate homogeneous compound was obtained. 2860 g of the homogeneous compound and a 3.2 wt% NaOH aqueous solution 6
150g and charged into an autoclave, 72 at 160 ℃
Crystallized under stirring for hours.

【0041】生成物を固液分離、水洗、乾燥してZSM
−5型ゼオライトを得た。化学分析の結果、その組成は
無水ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組成
を有していた。
The product is solid-liquid separated, washed with water and dried to obtain ZSM.
-5 type zeolite was obtained. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0042】1.03Na2O,Al23,41SiO2 このゼオライト;10gを、CsCl;6.4gを含む
水溶液100ccに添加し、60℃で20時間攪拌した
後、洗浄、乾燥してCsイオン交換を行ない、Cs型ゼ
オライトを得た。
1.03Na 2 O, Al 2 O 3 , 41SiO 2 10 g of this zeolite was added to 100 cc of an aqueous solution containing 6.4 g of CsCl, stirred at 60 ° C. for 20 hours, washed and dried to obtain Cs. Ion exchange was performed to obtain Cs-type zeolite.

【0043】このCs型ゼオライトを、反応管に充填
し、He流通下、500℃で1時間前処理を行い、ゼオ
ライトに吸着しているH2O等を除去した。次いで、四
塩化ゲルマニウムを3.2%含有するHeガス;100
cc/minを、100℃で2時間ゼオライト層に流通
させた。処理したゼオライトは0.1N塩酸水溶液で洗
浄し、次いで純水で洗浄した後、空気流通下で600
℃、1時間焼成した。
The Cs-type zeolite was filled in a reaction tube and pretreated at 500 ° C. for 1 hour under He flow to remove H 2 O and the like adsorbed on the zeolite. Next, He gas containing 3.2% germanium tetrachloride; 100
cc / min was passed through the zeolite layer at 100 ° C for 2 hours. The treated zeolite is washed with a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution, and then with pure water, and then 600 times under air flow.
Firing was performed at ℃ for 1 hour.

【0044】四塩化ゲルマニウム処理したゼオライト
を、酢酸銅;0.7gを含む水溶液100ccに添加
し、アンモニア水によりpH=10.5に調整し、室温
で20時間攪拌した後、洗浄し、Cuイオン交換操作を
行った。この操作を2回繰返した後、乾燥して触媒1を
得た。化学分析の結果、その組成はSiO2/GeO2
ル比が13700であり、無水ベースにおける酸化物の
モル比で表わして次の組成を有していた。
The zeolite treated with germanium tetrachloride was added to 100 cc of an aqueous solution containing 0.7 g of copper acetate, the pH was adjusted to 10.5 with aqueous ammonia, the mixture was stirred at room temperature for 20 hours, and then washed to obtain Cu ions. Exchange operation was performed. This operation was repeated twice and then dried to obtain a catalyst 1. As a result of chemical analysis, the composition had a SiO 2 / GeO 2 molar ratio of 13700, and had the following composition represented by the molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0045】1.35CuO,0.003GeO2,A
23,41SiO2 実施例2 実施例1で得られたCs型ゼオライト;10gを、反応
容器に充填し、排気下、400℃で1時間前処理を行
い、ゼオライトに吸着しているH2O等を除去した。次
いで、窒素雰囲気下で、四塩化ゲルマニウムを5%含有
するヘキサン;40ccを反応容器中に滴下し、30℃
で20時間撹拌した後、濾過し、ヘキサン;200cc
で洗浄した。
1.35CuO, 0.003GeO 2 , A
l 2 O 3 , 41SiO 2 Example 2 10 g of the Cs-type zeolite obtained in Example 1; 10 g was charged into a reaction vessel, pretreated at 400 ° C. for 1 hour under exhaust, and adsorbed on the zeolite H 2 O and the like were removed. Then, under a nitrogen atmosphere, hexane containing 5% germanium tetrachloride; 40 cc was dropped into the reaction vessel, and the temperature was 30 ° C.
After stirring for 20 hours, the mixture is filtered, and hexane is added; 200 cc
Washed with.

【0046】処理したゼオライトを実施例1と同様にC
uイオン交換して得られた触媒2は、SiO2/GeO2
モル比が4100であり、無水ベースにおける酸化物の
モル比で表わして次の組成を有していた。
The treated zeolite was treated with C as in Example 1.
The catalyst 2 obtained by u ion exchange is SiO 2 / GeO 2
The molar ratio was 4100 and had the following composition, expressed as the molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0047】1.05CuO,0.01GeO2,Al2
3,41SiO2 実施例3 実施例1及び2で得られた触媒1及び2を用いて耐久性
評価を行った。
1.05 CuO, 0.01 GeO 2 , Al 2
O 3 , 41 SiO 2 Example 3 The durability evaluation was performed using the catalysts 1 and 2 obtained in Examples 1 and 2.

【0048】各触媒をプレス成形した後粉砕して12〜
20メッシュに整粒した。その2ccを常圧固定床流通
式反応管に充填し、リーンバーンエンジンの排ガスを模
擬したガス(表1)を空間速度120000/hrで流
した。550℃で30分の前処理を行なった後、各温度
での定常浄化活性を測定した。定常浄化活性は、各温度
で1時間保持した後のNO浄化率とした。
Each catalyst was press-molded and then pulverized to 12 to
The size was adjusted to 20 mesh. 2 cc of the gas was filled in a fixed pressure fixed bed flow type reaction tube, and a gas simulating the exhaust gas of the lean burn engine (Table 1) was flowed at a space velocity of 120,000 / hr. After pretreatment at 550 ° C. for 30 minutes, the steady-state purification activity at each temperature was measured. The steady-state purification activity was the NO purification rate after holding at each temperature for 1 hour.

【0049】また、各触媒について、表1の組成のガス
を空間速度120000/hrで流しながら800℃で
5時間耐久処理した。その後、上記と同様の方法で定常
浄化活性を測定し耐久性の試験を行なった。
Each catalyst was subjected to a durability treatment at 800 ° C. for 5 hours while flowing a gas having the composition shown in Table 1 at a space velocity of 120,000 / hr. Then, the steady-state purification activity was measured by the same method as described above, and the durability test was conducted.

【0050】得られた結果を表2に示す。The results obtained are shown in Table 2.

【0051】[0051]

【表1】 [Table 1]

【0052】[0052]

【表2】 [Table 2]

【0053】比較例1 実施例1において、四塩化ゲルマニウム処理を行わなか
ったこと以外は実施例1と同様にして、Cu型ZSM−
5(比較触媒1)を得た。化学分析の結果、その組成は
無水ベースにおける酸化物のモル比で表わして次の組成
を有していた。 1.03CuO,Al23,41SiO2 比較例2 実施例2において、溶媒にH2Oを使用したこと以外は
実施例1と同様にして、Cu型ZSM−5(比較触媒
2)を得た。化学分析の結果、その組成はSiO2/G
eO2比が18であり、無水ベースにおける酸化物のモ
ル比で表わして次の組成を有していた。
Comparative Example 1 A Cu type ZSM-was prepared in the same manner as in Example 1 except that the germanium tetrachloride treatment was not carried out.
5 (comparative catalyst 1) was obtained. As a result of chemical analysis, the composition had the following composition expressed as a molar ratio of oxides on an anhydrous basis. Resulting 1.03CuO, in Al 2 O 3, 41SiO 2 Comparative Example 2 Example 2, except that H 2 O was used as a solvent in the same manner as in Example 1, Cu-type ZSM-5 (Comparative Catalyst 2) It was As a result of chemical analysis, the composition is SiO 2 / G
The eO 2 ratio was 18, and had the following composition, expressed as the molar ratio of oxides on an anhydrous basis.

【0054】1.05CuO,2.23GeO2,Al2
3,41SiO2 比較例3 比較例1及び2で得られた比較触媒1及び2を用いて、
実施例3と同様にして触媒耐久性評価を行った。得られ
た結果を表3に示す。
1.05 CuO, 2.23 GeO 2 , Al 2
O 3 , 41SiO 2 Comparative Example 3 Using Comparative Catalysts 1 and 2 obtained in Comparative Examples 1 and 2,
The catalyst durability was evaluated in the same manner as in Example 3. The results obtained are shown in Table 3.

【0055】[0055]

【表3】 [Table 3]

【0056】[0056]

【発明の効果】表2及び表3より明らかなように、本発
明の方法によれば、効率良く窒素酸化物を除去すること
ができ、触媒が高温で使用された後にも、効率良く窒素
酸化物を除去することができる。
As is clear from Tables 2 and 3, according to the method of the present invention, nitrogen oxides can be efficiently removed, and the nitrogen oxides can be efficiently oxidized even after the catalyst is used at a high temperature. Things can be removed.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年9月2日[Submission date] September 2, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0007】また、ゼオライト中にゲルマニウムを導入
しようとする試みとして、例えば、ザ ジャーナル オ
ブ フィジカル ケミストリィ(The Journal of Physi
calChemistry ), vol.97, No.21, 1993, 5678-5684の
様な報告が成されている。しかし、この報告ではゼオラ
イト合成時にフッ酸溶液中に塩化ゲルマニウムを添加し
ており、この様な方法ではゼオライト結晶の耐久性を向
上する効果が得られないばかりでなく、ゼオライト結晶
にこの様な処理を施せば、共存するフッ酸によりゼオラ
イトが浸食され、耐久性が低下してしまう。
[0007] Further, as an attempt to introduce germanium into zeolite, for example, The Journal of Physical Chemistry (The Journal of Physi
calChemistry), vol.97, No.21, 1993 , 5678-5684. However, in this report, germanium chloride was added to the hydrofluoric acid solution at the time of zeolite synthesis, and not only the effect of improving the durability of the zeolite crystal was not obtained by such a method, but the zeolite crystal was treated in this way. If it is applied, the zeolite will be eroded by the coexisting hydrofluoric acid, and the durability will be reduced.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】ゲルマニウム化合物蒸気処理の温度は、用
いる化合物や処理の方法により異なるが、用いる化合物
が安定に存在し、また原料ゼオライトの崩壊を防ぐため
に、室温〜800℃の温度が好ましい。
The temperature of the germanium compound vapor treatment varies depending on the compound used and the treatment method, but is preferably room temperature to 800 ° C. in order to stably exist the compound to be used and to prevent the starting zeolite from collapsing.

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

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ゲルマニウム化合物を用いて処理された、
SiO2/Al23モル比が少なくとも15以上である
ゼオライトと、一種以上の活性金属とからなる触媒を用
いて、窒素酸化物および炭化水素を含有する酸素過剰の
排ガスから窒素酸化物を除去する方法。
1. Treated with a germanium compound,
Nitrogen oxides are removed from oxygen-rich exhaust gas containing nitrogen oxides and hydrocarbons by using a catalyst composed of zeolite having a SiO 2 / Al 2 O 3 molar ratio of at least 15 and one or more active metals. how to.
【請求項2】ゲルマニウム化合物を用いた処理が、ゲル
マニウム化合物蒸気による処理及び/又は有機溶媒中で
のゲルマニウム化合物処理である請求項1記載の窒素酸
化物除去方法
2. The method for removing nitrogen oxides according to claim 1, wherein the treatment with the germanium compound is a treatment with a vapor of the germanium compound and / or a treatment with the germanium compound in an organic solvent.
【請求項3】使用するゲルマニウム化合物がハロゲン化
ゲルマニウム化合物である請求項1又は請求項2記載の
窒素酸化物除去方法。
3. The method for removing nitrogen oxides according to claim 1 or 2, wherein the germanium compound used is a germanium halide compound.
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