JPH09271639A - 排ガス浄化装置 - Google Patents

排ガス浄化装置

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JPH09271639A
JPH09271639A JP8083947A JP8394796A JPH09271639A JP H09271639 A JPH09271639 A JP H09271639A JP 8083947 A JP8083947 A JP 8083947A JP 8394796 A JP8394796 A JP 8394796A JP H09271639 A JPH09271639 A JP H09271639A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
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hydrocarbon
platinum
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JP8083947A
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Inventor
Hiroshi Hirabayashi
浩 平林
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Hino Motors Ltd
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Hino Motors Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

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  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排ガスに含まれる窒素酸化物の効率的な低
減。 【解決手段】 本発明の装置は、アルミナ担体に白金が
担持された第1触媒をその内部に収容してなるケーシン
グ3と、セリア担体にロジウムが担持された第2触媒を
その内部に収容してなるケーシング4と、アルミナ担体
に白金若しくはパラジウム又はその組合せが担持された
第3触媒をその内部に収容してなるケーシング6とが、
排気管路2に、排ガスの流通方向の上流側から順次に配
設されている。第2触媒を加熱するための加熱手段5は
第2触媒に近接して配設されている。排気管路2の内部
に炭化水素系ガスを供給するための炭化水素系ガス源7
が第1触媒の上流側及び第1触媒と第2触媒の中間にお
いて排気管路2の内部と連通している。炭化水素系ガス
源7から排気管路2への炭化水素系ガスの供給量は、流
量制御装置8により制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、窒素酸化物(NOx)と
過剰の酸素を含む排ガスから窒素酸化物を効率よく除去
できる装置に関する。本発明は、特に、ディーゼルエン
ジンからの排ガス中に含まれる窒素酸化物、炭化水素や
一酸化炭素と共に効率よく除去できる装置に関する。
【0002】
【従来の技術】窒素酸化物を含む排ガスは、酸性雨の原
因の一つとされており、特に亜酸化窒素は人体に有害で
あり、更には、成層圏にあるオゾン層を破壊したり地球
温暖化現象をもたらしたりする原因の一つとれているこ
とから、フロンや二酸化炭素と並んでその除去が望まれ
ている。
【0003】従って、排ガス中の窒素酸化物を除去する
ための提案が種々なされているが、このうち、ディーゼ
ルエンジンからの燃焼排ガスの処理装置のような小規模
であり且つ移動するもの(例えば、自動車)に装備する
ことが可能な装置が求められる場合には、水素、一酸化
炭素、炭化水素等のガスを還元剤として用いて窒素酸化
物を還元することが提案されているが、この方法では、
窒素酸化物を満足できる程度に除去するためには排ガス
中の酸素との理論反応量以上の量を還元剤として大量に
消費しなければならず、実際上は、理論空燃料比付近で
燃焼した残存酸素濃度の低い排ガスに対してのみ有効と
なり汎用性に乏しい。
【0004】一方、ゼオライトに遷移金属を担持させた
触媒を用いて、排ガス中の酸素との理論反応量未満の還
元剤を添加することにより窒素酸化物を還元することも
提案されているが、この方法では、触媒活性の最適温度
が400〜600℃と高く、例えば、ディーゼルエンジ
ンの始動直後や低速低負荷状態のような低温領域におい
ては窒素酸化物、特に亜酸化窒素を効率よく除去するこ
とはできない。
【0005】
【発明が解決すべき課題】それ故、本発明は、未燃焼分
に対する理論反応量以上の酸素を有する排ガスから、効
率よく窒素酸化物を炭化水素や一酸化炭素と共に除去で
きる装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく鋭
意研究の結果、本発明の発明者は、排ガス中の窒素酸化
物を炭化水素系ガスにある特定の触媒の存在下で接触さ
せて窒素及び亜酸化窒素に転化させた後に、更に炭化水
素系ガスを別の特定の加熱された触媒の存在下で接触さ
せて亜酸化窒素を窒素に転化させることにより、窒素酸
化物、特に亜酸化窒素を従来に比べて有意的に低減する
ことができることを見いだし、それを実施できる装置の
開発に成功した。
【0007】すなわち、本発明の排ガス浄化触媒装置
は、アルミナ担体に白金が担持された第1触媒と、セリ
ア担体にロジウムが担持された第2触媒と、アルミナ担
体に白金若しくはパラジウム又はその組合せが担持され
た第3触媒とが、排気管路に、排ガスの流通方向の上流
側から順次に配設されており、第2触媒を加熱するため
の加熱手段が第2触媒に近接して配設されており、排気
管路内に炭化水素系ガスを供給するための炭化水素系ガ
ス源が、排ガスの流通方向に対して、第1触媒の上流側
又は第1触媒の上流側及び第1触媒と第2触媒の中間に
おいて排気管路の内部と連通していることを特徴とする
ものである。
【0008】触媒に関しては、好ましくは、第1触媒は
アルミナ担体に対して白金を0.01〜10重量%担持
したものであり、第2触媒はセリア担体に対してロジウ
ムを0.01〜20重量%担持したものであり、第3触
媒はアルミナ担体に対して白金若しくはパラジウム又は
それらの組み合わせを0.01〜10重量%担持したも
のである。より好ましくは、第1触媒はアルミナ担体に
対して白金を2重量%担持したものであり、第2触媒は
セリア担体に対してロジウムを2重量%担持したもので
あり、第3触媒はアルミナ担体に対して白金若しくはパ
ラジウム又はそれらの組み合わせを2重量%担持したも
のである。ここで、担持率とは、(活性成分の重量/担
体の重量)×100(重量%)で計算された値である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。
【0010】図1は、本発明の排ガス浄化装置のある好
適な実施の形態である。アルミナ担体に白金が担持され
た第1触媒をその内部に収容してなるケーシング3と、
セリア担体にロジウムが担持された第2触媒をその内部
に収容してなるケーシング4と、アルミナ担体に白金若
しくはパラジウム又はその組合せが担持された第3触媒
をその内部に収容してなるケーシング6とが、排気管路
2に、排ガスの流通方向の上流側から順次に配設されて
いる。第2触媒を加熱するための加熱手段5は第2触媒
に近接して配設されている。排気管路2の内部に炭化水
素系ガスを供給するための炭化水素系ガス源7が第1触
媒の上流側及び第1触媒と第2触媒の中間において排気
管路2の内部と連通している。炭化水素系ガス源7から
排気管路2への炭化水素系ガスの供給量は、流量制御装
置8により制御される。なお、図1の排ガス浄化装置で
は、炭化水素系ガス源7は、第1触媒の上流側及び第1
触媒と第2触媒の中間の2箇所において排気管路2の内
部と連通しているが、第1触媒の上流側の位置でのみ排
気管道2の内部と連通していてもよい。エンジン1から
出てきた排ガスは、排気管路2の内部を、ケーシング
3、ケーシング4、ケーシング6と順次通過し、その後
に大気中に放出される。
【0011】最初に触媒成分について詳述すると、好ま
しくは、第1触媒はアルミナ担体に対して白金を0.0
1〜10重量%担持したものであり、第2触媒はセリア
担体に対してロジウムを0.01〜20重量%担持した
ものであり、第3触媒はアルミナ担体に対して白金若し
くはパラジウム又はそれらの組み合わせを0.01〜1
0重量%担持したものである。該下限以上であると触媒
活性がよく、一方、該上限を超えても担持量を増やした
ことに見合うだけの更なる触媒活性の向上は望めないか
らである。従って、必要に応じて、活性成分の担持率は
増大させてもよい。より好ましくは、第1触媒はアルミ
ナ担体に対して白金を2重量%担持したものであり、第
2触媒はセリア担体に対してロジウムを2重量%担持し
たものであり、第3触媒はアルミナ担体に対して白金若
しくはパラジウム又はそれらの組み合わせを2重量%担
持したものである。
【0012】担体には、追加成分として、チタニア、シ
リカ、ジルコニア、マグネシアなどの耐熱性があり担体
として十分な強度を付与できるものを、担体の全重量に
対して最大で30重量%程度までは含ませてもよい。ま
た、活性成分には、追加成分として、ランタン、イット
リウム、セリウム、サマリウム、プラセオジムなどの希
土類元素やマグネシウム、バリウム、ナトリウム、スト
ロンチウムなどのアルカリ土類元素も、助触媒として、
触媒成分100重量%あたり20重量%程度までは含ま
せることができる。
【0013】触媒は、コージェライトやペロブスカイト
などの担体とは別の成分からなる立体的基体(例えば、
ハニカム状、ペレット状)に触媒成分をスラリー状態で
塗布し乾燥し焼成することにより触媒構造体としたもの
でも、担体が基体を兼ねている場合には粉状でもよい。
【0014】ケーシング3、4、6は、慣用的な筒状を
なすものであり、図には示されていないが、その内部
に、それぞれ、第1触媒、第2触媒、第3触媒を、通常
は排ガスの漏れを阻止するためにシール材を介して収容
してなるものである。
【0015】第2触媒を加熱するために、加熱手段5、
例えば、誘導加熱機器が、第2触媒を加熱するように、
ケーシング4の周囲を包囲するように、電気ヒータ付加
熱炉または軽油を燃焼させ熱源とした加熱装置を設けて
いる。加熱手段5により、排ガスは、第2触媒の触媒活
性を考慮して、好ましくは400〜600℃に、最も好
ましくは450℃に加熱される。
【0016】排気管路2内に炭化水素系ガスを供給する
ための炭化水素系ガス源7は、排ガスの流通方向に対し
て、第1触媒の上流側、又は、第1触媒の上流側及び第
1触媒と第2触媒の中間の両方の位置において排気管路
2の内部と、導管を介して、連通されており、流量制御
装置8、例えば制御弁により排気管路2の内部へのガス
の供給量は制御される。
【0017】炭化水素系ガスに限定したのは、触媒上で
の反応を促進するためであり、炭化水素系ガスとして好
ましいのは鎖式炭化水素系、すなわち、メタン列(パラ
フィン),Cn2n+2、エチレン列(オレフィン),Cn
2n、アセチレン列,Cn2 n-2である。より好ましく
は、本発明では、ブタジエン等の低級ジエン、プロパ
ン、ブタン等の低級アルカン、エチレン、プロピレン、
イソブチレン、1−ブテン、2−ブテン等の低級アルケ
ン、アセチレン、メチルアセチレン、1−ブチン等の低
級アルキンが使用される。これらの炭化水素は、単独で
用いても又は必要に応じて2種以上併用してもよい。
【0018】炭化水素系ガスは、好ましくは、HC(炭
化水素)/NO(一酸化窒素)比が0.1〜10倍とな
る流量で排気管路2の内部に供給する。0.1倍未満で
は炭化水素系ガスの量が少なすぎるため十分な性能を示
さず、また、10倍を超えると炭化水素の消費に見合う
だけの性能を示さないからである。
【0019】排ガスが排気管路2を通ってケーシング3
内に到達すると、排ガスに含まれる気窒素酸化物(NO
x)は、第1触媒の存在下、炭化水素系ガス(HC)と
以下のように反応する: NOx → N2 + N2O すなわち、上記の反応により、無害の窒素(N2)の他
に亜酸化窒素(N2O)が生成される。排ガスが排気管
路2を通って高温領域のケーシング4内に到達すると、
排ガスに含まれる亜酸化窒素が、第2触媒の存在下、炭
化水素系ガス(HC)と以下のように反応する: N2O → N2 すなわち、上記の反応により、亜酸化窒素は無害の窒素
に転化される。更に、排ガスが排気管路2を通ってケー
シング6内に到達すると、排ガスに含まれる多少過剰気
味の炭化水素系ガス(HC)が、第3触媒の存在下、以
下のように反応する: HC → CO2 + H2O すなわち、炭化水素系ガス(HC)は、CO2と水(H2
O)に転化される。従って、第3ケーシングから大気中
には、無害な窒素(N2)と二酸化窒素(CO2)と水
(H2O)が主に放出され、窒素酸化物の量は有意的に
低減される。また、炭化水素系ガスの大気中への放出量
も有意的に低減される。
【0020】
【実施例】
(装置の作製)本願発明の一実施例の装置の作製 :図1に記載の本発明
の排ガス浄化触媒装置を以下の条件で作製した。 第1触媒における白金の担持率: 2重量% 第2触媒におけるロジウムの担持率: 2重量% 第3触媒における白金の担持率: 2重量%
【0021】比較例としての従来の排ガス浄化触媒装置
の作製:比較例1として、アルミナ担体に白金を担持率
2重量%で担持してなる触媒のみを触媒成分(触媒成分
の全量は実施例での触媒成分の全量に相当)を単独で備
えている、すなわち、ケーシングが一つだけ排気管路に
配設されていることを除いては、上述の実施例と同様に
して排ガス浄化触媒装置を作製した。
【0022】比較例2として、セリア担体にロジウムを
担持率2重量%で担持してなる触媒のみを触媒成分(触
媒成分の全量は実施例での触媒成分の全量に相当)とし
て単独で備えさせることを除いては、上述の実施例と同
様にして排ガス浄化触媒装置を作製した。
【0023】(触媒性能の試験)それぞれの装置を、デ
ィーゼルエンジンからの排ガスを想定した以下の組成の
模擬ガスを以下の空間速度(SV)で流通させて、窒素
酸化物(NOx)のN2Oへの転化率(%)と窒素酸化
物からN2への転化率(%)を測定した。
【0024】NO: 1000ppm C36: 1360ppm O2: 10% SO2: 20ppm He: 残部 SV: 20000h-1 なお、実施例では、ケーシング2内の排ガス温度を40
0〜500℃の範囲の温度に保持した。また、実施例に
おいても比較例においても、炭化水素系ガスとしてのプ
ロピレンガス(C36)は常にC36/NO比が0.1
〜10倍となるように制御しながら供給した。
【0025】図2、図3は、それぞれ、実施例と比較例
1、2の窒素酸化物(NOx)のN2Oへの転化率
(%)と窒素酸化物(NOx)からN2への転化率
(%)の測定結果を示したものである。横座標の触媒の
温度とは、実施例では、ケーシング5から出た直後の排
ガスの温度であり、比較例では、ケーシングから出た直
後の触媒入口における排ガスの温度である。
【0026】比較例1、2に比べて、実施例では、窒素
酸化物(NOx)のN2Oへの転化率(%)を有意的に
減らしつつ窒素酸化物(NOx)からN2への転化率
(%)を高めることに成功している。
【0027】
【発明の効果】本発明の排ガス浄化装置によれば、窒素
酸化物から窒素に効率良く転化でき、亜酸化窒素の大気
中への放出の有意的な低減を図ることができる。また、
炭化水素系ガスの大気中への放出も阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の排ガス浄化装置のある好適な実施の形
態の概略図である。
【図2】 実施例と比較例1、2の窒素酸化物(NO
x)のN2Oへの転化率(%)の測定結果を示す図であ
る。
【図3】 実施例と比較例1、2の窒素酸化物(NO
x)のN2への転化率(%)の測定結果を示す図であ
る。
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/56 301A

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ担体に白金が担持された第1触
    媒と、セリア担体にロジウムが担持された第2触媒と、
    アルミナ担体に白金若しくはパラジウム又はその組合せ
    が担持された第3触媒とが、排気管路に、排ガスの流通
    方向の上流側から順次に配設されており、 第2触媒を加熱するための加熱手段が第2触媒に近接し
    て配設されており、 排気管路内に炭化水素系ガスを供給するための炭化水素
    系ガス源が、排ガスの流通方向に対して、第1触媒の上
    流側又は第1触媒の上流側及び第1触媒と第2触媒の中
    間において排気管路の内部と連通していることを特徴と
    する排ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 第1触媒はアルミナ担体に対して白金を
    0.01〜10重量%担持したものであることを特徴と
    する請求項1に記載の排ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 第2触媒はセリア担体に対してロジウム
    を0.01〜20重量%担持したものであることを特徴
    とする請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
  4. 【請求項4】 第3触媒はアルミナ担体に対して白金を
    0.01〜10重量%担持したものであることを特徴と
    する請求項1乃至3のいずれか1項に記載の排ガス浄化
    装置。
  5. 【請求項5】 炭化水素系ガスは鎖式炭化水素系ガスで
    あることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に
    記載の排ガス浄化装置。
JP8083947A 1996-04-05 1996-04-05 排ガス浄化装置 Pending JPH09271639A (ja)

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Cited By (2)

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JP2007330879A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Cataler Corp 排ガス浄化用触媒
KR20170093899A (ko) * 2014-12-08 2017-08-16 바스프 코포레이션 배기 시스템용 아산화질소 제거 촉매

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