JPH10118454A - Apparatus for purifying exhaust gas - Google Patents

Apparatus for purifying exhaust gas

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JPH10118454A
JPH10118454A JP8280679A JP28067996A JPH10118454A JP H10118454 A JPH10118454 A JP H10118454A JP 8280679 A JP8280679 A JP 8280679A JP 28067996 A JP28067996 A JP 28067996A JP H10118454 A JPH10118454 A JP H10118454A
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JP
Japan
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catalyst
exhaust gas
reduction catalyst
reduction
active component
Prior art date
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Pending
Application number
JP8280679A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Shimoda
正敏 下田
Mitsuru Hosoya
満 細谷
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Hino Motors Ltd
Original Assignee
Hino Motors Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10118454A publication Critical patent/JPH10118454A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attempt remarkable reduction of nitrogen oxide contained in exhaust gas over a wide temperature range. SOLUTION: An apparatus is constituted so that between an exhaust manifold 3 and an exhaust muffler 4 of an exhaust conduit 2, an oxidation catalyst 5 is arranged on the upstream side of the flow of exhaust gas, a reduction catalysts 6, 7 are arranged on the downstream side, and a hydrocarbon reducing agent is supplied from a space between them by a pump 8. In the oxidation catalyst 5, an active component of platinum or palladium is carried on an alumina carrier. A reduction catalyst is formed in two-stage structure, a reduction catalyst 6 in which at least one kind of active component selected from a group consisting of gold, silver, cobalt, and copper is carried on an alumina carrier are arranged in a preceding stage on the upstream side of the flow of exhausts gas, and a reduction catalyst 7 in which an active component of platinum, rhodium, or indium is carried on an alumina carrier is arranged in a succeeding stage on the downstream side. NO2 , after being converted into NO once, is converted into N2 .

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関、特にデ
ィーゼルエンジン等からの高濃度の酸素が含まれる排気
ガス中の窒素酸化物(NOX)を低減できる排気ガス浄
化装置に関する。
The present invention relates to the internal combustion engine, more particularly to an exhaust gas purifying device capable of reducing the high concentration of oxygen is nitrogen oxides in the exhaust gas contained in (NO X) from a diesel engine or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒素酸化物と過剰の空気とを含む排ガ
ス、典型的にはディーゼルエンジンからの排ガスに含ま
れる窒素酸化物(NOX)を低減できる触媒としては、
従来からゼオライト(Cu−ZSM−5)が提案されて
いるが、この触媒は、共存水蒸気や熱により劣化し易い
ことから耐久性の点で問題があり、実用化には至ってい
ない。現在一般的に使用されている触媒は、金属酸化
物、例えば、アルミナ(Al23)、シリカ(Si
2)、ジルコニア(ZrO2)等を担体とし、それに活
性成分として貴金属の酸性塩を水に溶解してなる溶液、
例えば塩化白金酸(H2PtCl6・nH2O)の水溶液
に担体を浸漬し乾燥し焼成して担持させたものであり、
特に白金/アルミナ(Pt/Al23)が窒素酸化物の
窒素(N2)への転化率が高いことから主に使用されて
いる。
2. Description of the Related Art Catalysts capable of reducing nitrogen oxides (NO x ) contained in exhaust gas containing nitrogen oxides and excess air, typically exhaust gas from diesel engines, include:
Conventionally, zeolite (Cu-ZSM-5) has been proposed, but this catalyst has a problem in durability because it is easily deteriorated by coexisting steam and heat, and has not been put to practical use. Currently commonly used catalysts include metal oxides such as alumina (Al 2 O 3 ), silica (Si
O 2), zirconia (ZrO 2) or the like as a carrier, it becomes an acid salt of the noble metal dissolved in water as an active ingredient solution,
For example, the carrier is immersed in an aqueous solution of chloroplatinic acid (H 2 PtCl 6 .nH 2 O), dried, fired, and supported.
In particular, platinum / alumina (Pt / Al 2 O 3 ) is mainly used because of its high conversion of nitrogen oxides to nitrogen (N 2 ).

【0003】しかしながら、(ゼオライトも含めて)い
ずれもの触媒を用いた場合も、触媒の高温活性を利用し
て窒素酸化物の転化を図ろうとしているため、エンジン
の始動時や低速回転時にあるとき、例えば、200℃以
下の低温度域では、触媒の高温活性を利用できず、窒素
酸化物の転化性能は極端に低い。従って、触媒の温度が
上がるまでは、窒素酸化物は殆ど転化されずそのまま大
気中に放出されてしまうという問題がある。
[0003] However, in the case of using any of the catalysts (including zeolite), the conversion of nitrogen oxides is attempted by utilizing the high-temperature activity of the catalyst. For example, in a low temperature range of 200 ° C. or lower, the high-temperature activity of the catalyst cannot be used, and the conversion performance of nitrogen oxides is extremely low. Therefore, there is a problem in that nitrogen oxides are hardly converted and are released to the atmosphere as they are until the temperature of the catalyst rises.

【0004】従って、これらの触媒を配設してなる排気
ガス浄化装置では、満足できる排気ガス浄化性能が未だ
得られていない。
[0004] Therefore, an exhaust gas purifying apparatus provided with these catalysts has not yet obtained satisfactory exhaust gas purifying performance.

【0005】[0005]

【解決しようとする課題】それ故、本発明は、窒素酸化
物と高濃度の酸素を含む排気ガス中の窒素酸化物を、広
範囲の温度域において効果的に低減できる排気ガス浄化
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides an exhaust gas purifying apparatus capable of effectively reducing nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides and high-concentration oxygen in a wide temperature range. The purpose is to:

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究の
結果、排気ガスを酸化触媒体に接触させた後に、還元触
媒体に還元剤の存在下で接触させることにより、酸化触
媒の存在下で一酸化窒素(NO)が二酸化窒素(N
2)に転化され、その後、還元触媒の存在下で二酸化
窒素が炭化水素系還元剤と高選択的に反応して窒素(N
2)に転化され、結果として窒素酸化物の低減が大幅に
図れることを見いだし、本発明の排気ガス浄化装置を提
案するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies, the present inventor has found that the exhaust gas is brought into contact with the oxidation catalyst and then brought into contact with the reduction catalyst in the presence of a reducing agent, whereby the presence of the oxidation catalyst is reduced. Under nitrogen monoxide (NO) nitrogen dioxide (N
O 2 ), and then, in the presence of a reducing catalyst, nitrogen dioxide reacts with the hydrocarbon-based reducing agent in a highly selective manner to form nitrogen (N
2 ), and as a result, it was found that nitrogen oxides could be significantly reduced. As a result, an exhaust gas purifying apparatus of the present invention was proposed.

【0007】即ち、本発明の内燃機関からの排気ガスを
外部に排出する排気管路に配設される排気ガス浄化装置
は、排気ガスの流れに対して、上流側に酸化触媒体が設
けられ、下流側に還元触媒体が設けられ、炭化水素系還
元剤の供給手段が、酸化触媒体と還元触媒体との間の位
置で排気管路と接続されていることを特徴とする装置で
ある。ここで、酸化触媒とは窒素酸化物が酸化されるよ
うに働く触媒を意味し、還元触媒とは窒素酸化物が還元
されるように働く触媒を意味する。
That is, in the exhaust gas purifying apparatus of the present invention, which is disposed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an internal combustion engine to the outside, an oxidation catalyst is provided upstream of the flow of the exhaust gas. A reduction catalyst is provided on the downstream side, and a supply means for the hydrocarbon-based reducing agent is connected to an exhaust pipe at a position between the oxidation catalyst and the reduction catalyst. . Here, the oxidation catalyst means a catalyst that works to oxidize nitrogen oxides, and the reduction catalyst means a catalyst that works to reduce nitrogen oxides.

【0008】好ましくは、酸化触媒体が白金又はパラジ
ウムからなる活性成分がアルミナ担体に担持されたもの
であり、還元触媒体がロジウム、イリジウム、金、コバ
ルト及び銅からなる群から選択された1種以上の活性成
分がアルミナ担体に担持されたものである。
[0008] Preferably, the oxidation catalyst is an active component comprising platinum or palladium supported on an alumina carrier, and the reduction catalyst is one selected from the group consisting of rhodium, iridium, gold, cobalt and copper. The above active components are supported on an alumina carrier.

【0009】還元触媒体の別の好適な態様は、2段構造
からなり、排気ガスの流れに対して上流側の前段には
金、銀、コバルト及び銅からなる群から選択された1種
以上の活性成分がアルミナ担体に担持されてなる還元触
媒体が配設され、下流側の後段には白金、ロジウム又は
イリジウムから選択された活性成分がアルミナ担体に担
持されてなるものである。この場合には、排気ガスが前
段の触媒体に接触し、次に後段の触媒体に接触すること
になる。従って、酸化触媒体により酸化されて一旦NO
2に転化された窒素酸化物が、還元剤としての炭化水素
と混合され、還元触媒上でNO2と炭化水素が反応し、
NO2は還元されてN2となる。NO2は酸化力が強く、
活性金属に強く吸着し、そこに炭化水素が吸着すること
で、NOXの還元反応が起こることから、窒素酸化物の
低減率が一層上がる。
Another preferred embodiment of the reduction catalyst has a two-stage structure, and the upstream stage upstream of the exhaust gas flow has at least one member selected from the group consisting of gold, silver, cobalt and copper. Is disposed on the alumina carrier, and an active component selected from platinum, rhodium or iridium is carried on the alumina carrier at a downstream stage on the downstream side. In this case, the exhaust gas comes into contact with the preceding catalyst body and then comes into contact with the latter catalyst body. Therefore, once oxidized by the oxidation catalyst, NO
Nitrogen oxide converted to 2 is mixed with hydrocarbon as a reducing agent, NO 2 and hydrocarbon react on the reduction catalyst,
NO 2 is reduced to N 2 . NO 2 has strong oxidizing power,
Strongly adsorbed on the active metal, in which that the hydrocarbon is adsorbed, because the reduction reaction of the NO X occurs, further increases the rate of reduction of nitrogen oxides.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下の本発明の実施の形態を詳述
するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではな
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The following embodiments of the present invention will be described in detail, but the scope of the present invention is not limited thereto.

【0011】排気ガス浄化装置の構造 図1及び図2に示すように、排気管路2に、具体的には
排気マニフォールド3と排気マフラー4との間に、本発
明の排気ガス浄化装置1が配設される。図1は、還元触
媒体が一段構成からなるものであり、図2は、還元触媒
体が2段構成からなるものである。なお、図1と図2で
は、共通する構成があり、その構成は同じ符号を用いて
指している。
[0011] As shown in structure diagram 1 and 2 of the exhaust gas purifying device, the exhaust pipe 2, between the specific and the exhaust manifold 3 and the exhaust muffler 4, the exhaust gas purification device 1 of the present invention Will be arranged. FIG. 1 shows a reduction catalyst having a one-stage configuration, and FIG. 2 shows a reduction catalyst having a two-stage configuration. 1 and 2 have a common configuration, and the configuration is indicated using the same reference numeral.

【0012】図1に記載の装置では、排気管路2の排気
マニフォールド3と排気マフラー4との間に、排気ガス
の流れに対して、酸化触媒体5と還元触媒体6とからな
る排気ガス浄化装置1が配設されている。具体的には、
上流側に酸化触媒体5が配設され、下流側に還元触媒体
6が配設されている。酸化触媒体5と還元触媒体6とは
間隔をおいて配設されており、炭化水素系還元剤の供給
手段8が、酸化触媒体5と還元触媒体6との間の位置で
排気管路2と接続されてなる。
In the apparatus shown in FIG. 1, between the exhaust manifold 3 and the exhaust muffler 4 in the exhaust pipe 2, an exhaust gas comprising an oxidation catalyst 5 and a reduction catalyst 6 is applied to the flow of the exhaust gas. A purifying device 1 is provided. In particular,
An oxidation catalyst 5 is provided on the upstream side, and a reduction catalyst 6 is provided on the downstream side. The oxidation catalyst body 5 and the reduction catalyst body 6 are arranged at an interval, and the supply means 8 for the hydrocarbon-based reducing agent is provided at the position between the oxidation catalyst body 5 and the reduction catalyst body 6 in the exhaust line. 2 is connected.

【0013】図2に記載の装置では、排気管路2の排気
マニフォールド3と排気マフラー4との間に、排気ガス
の流れに対して、酸化触媒体5と還元触媒体6,7とか
らなる排気ガス浄化装置1が配設されている。具体的に
は、上流側に酸化触媒体5が配設され、下流側に還元触
媒体6,7が配設されている。酸化触媒体5と還元触媒
体6とは間隔をおいて配設されており、炭化水素系還元
剤の供給手段7が、酸化触媒体5と還元触媒体6,7と
の間の位置で排気管路2と接続されてなる。
In the apparatus shown in FIG. 2, between the exhaust manifold 3 and the exhaust muffler 4 in the exhaust pipe 2, an oxidation catalyst 5 and reduction catalysts 6, 7 are provided for the flow of exhaust gas. An exhaust gas purification device 1 is provided. Specifically, the oxidation catalyst 5 is provided on the upstream side, and the reduction catalysts 6 and 7 are provided on the downstream side. The oxidation catalyst 5 and the reduction catalyst 6 are arranged at an interval, and the supply means 7 for supplying a hydrocarbon-based reducing agent is exhausted at a position between the oxidation catalyst 5 and the reduction catalysts 6 and 7. It is connected to the pipeline 2.

【0014】実際には、還元剤がポンプ9により圧送さ
れ、(図示されていないが)調整弁を介して噴射ノズル
に適切な流量の還元剤が送られ、噴射ノズルから排気管
路2内に還元剤が噴射されて供給されることになろう。
なお、酸化触媒体も還元触媒体も、(図示されていない
が)ケーシングのような外筒に公知の方法で収容され
る。内燃機関、例えばエンジン10から出された排気ガ
スが排気管路2を通過して、外部に排出される間に、排
気ガス浄化装置1に、具体的には、上流側から順次触媒
体に接触することになる。
In practice, a reducing agent is pumped by a pump 9 and a proper flow rate of the reducing agent is sent to an injection nozzle via a regulating valve (not shown). The reducing agent will be injected and supplied.
In addition, both the oxidation catalyst body and the reduction catalyst body are housed in an outer cylinder such as a casing (not shown) by a known method. While the exhaust gas emitted from the internal combustion engine, for example, the engine 10 passes through the exhaust pipe 2 and is exhausted to the outside, the exhaust gas is contacted with the exhaust gas purification device 1, specifically, the catalyst body sequentially from the upstream side. Will do.

【0015】触媒体の構成・製造方法 酸化触媒体は、触媒活性や耐熱性等の観点から、好まし
くは白金又はパラジウムからなる活性成分がアルミナ担
体に担持されたものである。アルミナ担体としては、γ
−アルミナで、BET比表面積が1〜500m2/g程
度の市販されているものを使用できる。しかしながら、
使用できるものは、これらに限定されるものではない。
例えば、他にも、活性成分としては、パラジウム、ロジ
ウムが、担体としては、ジルコニア、シリカ、チタニア
が利用できよう。還元触媒体は、1段構造からなる場合
には、触媒活性や耐熱性等の観点から、好ましくはロジ
ウム、イリジウム、金、コバルト及び銅からなる群から
選択された1種以上の活性成分がアルミナ担体に担持さ
れたものであるが、これに限定されるものではない。例
えば、他にも、活性成分としては、白金、銀、ニッケ
ル、鉄が、担体としては、ジルコニア、シリカ、チタニ
アが利用できよう。なお、担体は、粒子粒径が0.1〜
50μm程度の粉体が好ましい。
Structure and Production Method of Catalyst Body The oxidation catalyst body preferably has an active component made of platinum or palladium supported on an alumina carrier from the viewpoints of catalytic activity and heat resistance. As an alumina carrier, γ
- alumina, can be used which BET specific surface area are commercially available about 1 to 500 2 / g. However,
What can be used is not limited to these.
For example, palladium and rhodium may be used as active ingredients, and zirconia, silica and titania may be used as carriers. When the reduction catalyst has a one-stage structure, one or more active components selected from the group consisting of rhodium, iridium, gold, cobalt and copper are preferably used in view of catalytic activity and heat resistance. It is carried on a carrier, but is not limited to this. For example, platinum, silver, nickel and iron could be used as active ingredients, and zirconia, silica and titania could be used as carriers. The carrier has a particle diameter of 0.1 to
A powder of about 50 μm is preferred.

【0016】より好適な態様では、還元触媒体は2段構
造からなり、排気ガスの流れに対して上流側の前段には
金、銀、コバルト及び銅からなる群から選択された1種
以上の活性成分がアルミナ担体に担持されてなる還元触
媒体が配設され、下流側の後段には白金、ロジウム又は
イリジウムからなる活性成分がアルミナ担体に担持され
てなる還元触媒体が配設される。
In a more preferred embodiment, the reduction catalyst has a two-stage structure, and at the upstream stage upstream of the exhaust gas flow, at least one member selected from the group consisting of gold, silver, cobalt and copper. A reduction catalyst in which the active component is supported on an alumina carrier is provided, and a reduction catalyst in which an active component made of platinum, rhodium or iridium is supported on the alumina carrier is provided downstream of the downstream stage.

【0017】活性成分は担体に、粉体状担体を、活性成
分を含有してなる水溶性化合物、即ち、硝酸塩、塩化
物、塩化金属酸、各種錯塩を水に溶解してなる水溶液に
浸漬し、引き上げ、乾燥し、10〜50μm程度になる
まで粉砕し、そして焼成することにより担持される。化
合物としては、例えば、ジニトロジアンミン白金(Pt
(NH3(NO2))2)、硝酸パラジウム(Pd(N
33)、硝酸ロジウム(Rh(NO33)、硝酸銀
(AgNO3)、硝酸コバルト((Co(NO32)、
硝酸銅(CuNO3)、塩化ルテニウム(RuCl3)、
塩化コバルト(CoCl2)、塩化銅(CuCl2)、塩
化ロジウム(Rh(NO33)、塩化白金酸(H2Pt
Cl6)、塩化イリジウム酸(H2IrCl2)、塩化金
酸(HAuCl4・nH2O)が使用できる。なお、担持
は含浸方法に限定されるものではなく、沈着(濃縮)方
法、イオン交換方法等種々の公知の方法を用いてなすこ
とができる。また、2種類以上の方法を併用することも
できる。乾燥は、通常、大気中100〜150℃で2〜
3時間にわたって行い、焼成は、通常、300〜500
℃で3〜5時間にわたって行う。焼成雰囲気は、前駆体
である化合物の種類により、酸化雰囲気、還元炎を利用
したり又は水素流含有窒素ガス等からなる還元雰囲気等
から適宜選択する。活性成分の含有率は、通常、0.1
〜10重量%である。なお、10重量%は、これを超え
てもそれに見合う触媒活性の向上が期待できないことか
ら定めた上限であるから、それを超えてもよい。
The active ingredient is immersed in a carrier, and a powdery carrier is immersed in an aqueous solution obtained by dissolving a water-soluble compound containing the active ingredient, ie, a nitrate, chloride, metal chloride, or various complex salts in water. , Dried, crushed to about 10 to 50 μm, and baked to be supported. Examples of the compound include dinitrodiammine platinum (Pt)
(NH 3 (NO 2 )) 2 ), palladium nitrate (Pd (N
O 3 ) 3 ), rhodium nitrate (Rh (NO 3 ) 3 ), silver nitrate (AgNO 3 ), cobalt nitrate ((Co (NO 3 ) 2 ),
Copper nitrate (CuNO 3 ), ruthenium chloride (RuCl 3 ),
Cobalt chloride (CoCl 2 ), copper chloride (CuCl 2 ), rhodium chloride (Rh (NO 3 ) 3 ), chloroplatinic acid (H 2 Pt)
Cl 6 ), iridic acid chloride (H 2 IrCl 2 ), and chloroauric acid (HAuCl 4 .nH 2 O) can be used. The loading is not limited to the impregnation method, and can be performed using various known methods such as a deposition (concentration) method and an ion exchange method. Further, two or more methods can be used in combination. Drying is usually performed in air at 100 to 150 ° C. for 2 to 2 hours.
It is performed for 3 hours, and the calcination is usually 300 to 500
C. for 3-5 hours. The firing atmosphere is appropriately selected from an oxidizing atmosphere, a reducing flame, or a reducing atmosphere composed of a hydrogen gas containing a hydrogen stream, depending on the type of the compound as a precursor. The content of the active ingredient is usually 0.1
-10% by weight. Note that 10% by weight is an upper limit determined from the fact that even if it exceeds this, it is not possible to expect a corresponding improvement in the catalytic activity, and therefore may be exceeded.

【0018】更に、別法として、金属イオン形態で担体
に担持させるのではなく、活性金属又は金属酸化物から
なる微粒子をバインダーを用いて担体に固着させること
により担持させてもよい。
Further, as another method, instead of being supported on the carrier in the form of metal ions, fine particles comprising an active metal or a metal oxide may be supported on the carrier by being fixed to the carrier using a binder.

【0019】触媒体の形態は、ハニカム体のようなモノ
リス型でも、ペレットのような型でもよい。モノリス型
の場合には、活性成分を担体に担持してなる触媒成分を
シリカゾルやアルミナゾル等の無機バインダー及び水と
混合してスラリーとし、これをコージェライト等のよう
なセラミックス又はステンレス鋼のような耐熱耐食性金
属からなる立体構造体に被覆することにより形成でき
る。通常は、重量比で、触媒成分(活性成分+担体):
無機バインダー:水=70〜90:5〜30:100〜
150(重量部)の割合で合わせてスラリーとする。な
お、無機バインダーは、20重量部までは有機バインダ
−で代替可能である。得られたスラリーに構造体を浸漬
し、引き上げ、大気中100〜150℃で2〜3時間に
わたって乾燥し、続いて、大気中300〜500℃で3
〜5時間にわたって焼成することにより、構造体に触媒
成分の層が被覆されてなる完成触媒が得られる。構造体
への被覆量は、構造体の単位体積当たり20〜200g
/L程度が好ましい。ペレットに成形する場合には、活
性成分を担体に担持してなる触媒成分をシリカゾルやア
ルミナゾル等の無機バインダー及び水と混練する。通常
は、重量比で、触媒成分(活性成分+担体):無機バイ
ンダー:水=70〜90:5〜30:10〜15の割合
で合わせてスラリーとする。なお、無機バインダーは、
20重量%までは有機バインダ−で代替可能である。得
られた混練体を粒径が5〜10mmのペレットに造粒
し、大気中100〜150℃で2〜3時間にわたって乾
燥し、続いて、大気中300〜500℃で3〜5時間に
わたって焼成することにより、ペレット状の完成触媒が
得られる。
The form of the catalyst body may be a monolith type such as a honeycomb body or a type such as a pellet. In the case of a monolith type, a catalyst component obtained by supporting an active component on a carrier is mixed with an inorganic binder such as silica sol or alumina sol and water to form a slurry, which is made of ceramics such as cordierite or stainless steel. It can be formed by coating a three-dimensional structure made of a heat and corrosion resistant metal. Usually, by weight, the catalyst components (active components + carrier):
Inorganic binder: water = 70-90: 5-30: 100-
A slurry is prepared at a ratio of 150 (parts by weight). The inorganic binder can be replaced by an organic binder up to 20 parts by weight. The structure is immersed in the obtained slurry, pulled up, dried in the air at 100 to 150 ° C. for 2 to 3 hours, and subsequently dried at 300 to 500 ° C. in the air for 3 hours.
By calcining for up to 5 hours, a finished catalyst in which the structure is coated with a layer of the catalyst component is obtained. The amount of coating on the structure is 20 to 200 g per unit volume of the structure.
/ L is preferred. In the case of molding into pellets, a catalyst component comprising an active component supported on a carrier is kneaded with an inorganic binder such as silica sol or alumina sol and water. Usually, a slurry is prepared by combining the catalyst component (active component + carrier): inorganic binder: water = 70 to 90: 5 to 30:10 to 15 by weight. In addition, the inorganic binder,
Up to 20% by weight can be replaced by an organic binder. The obtained kneaded material is granulated into pellets having a particle size of 5 to 10 mm, dried in the air at 100 to 150 ° C for 2 to 3 hours, and subsequently fired in the air at 300 to 500 ° C for 3 to 5 hours. By doing so, a finished catalyst in the form of a pellet is obtained.

【0020】炭化水素系還元剤 炭化水素系還元剤としては、例えば、気体状のものとし
て、メタン、エタン、プロパン、プロピレン、ブチレン
等、液体状のものとして、ペンタン、ヘキサン、オクタ
ン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の単一
成分系、ガソリン、灯油、軽油、重油等の鉱油系のもの
を使用できる。本発明の装置では、ガソリンや軽油を用
いることができるので、特にこれらを燃料とする内燃機
関からの排気ガスの浄化の場合には別に還元剤を用意す
る必要がないので有利である。なお、炭化水素は、1種
類だけを用いても、2種類以上を併用してもよい。
[0020] Examples of the hydrocarbon reductant hydrocarbon reducing agent, for example, as gaseous, methane, ethane, propane, propylene, butylene, etc., as a liquid, pentane, hexane, octane, heptane, benzene , A single component such as toluene and xylene, and a mineral oil such as gasoline, kerosene, light oil and heavy oil can be used. In the apparatus of the present invention, gasoline and light oil can be used, and therefore, it is advantageous in particular to purify exhaust gas from an internal combustion engine using these as fuel, since there is no need to prepare a separate reducing agent. In addition, a hydrocarbon may use only 1 type and may use 2 or more types together.

【0021】[0021]

【実施例】触媒体の作製 実施例1 (酸化触媒体5(Pt/Al23)の作製):塩化白金
酸水溶液に粒径が1μmのγ−アルミナ粉体(BET:
200m2/g、100g)を浸漬し、引き上げ、大気
中150℃で3時間にわたって乾燥し、元の大きさに粉
砕して戻した後、大気中500℃で5時間にわたって焼
成した。この粉体に、アルミナゾルと水とを、重量比
で、粉体:アルミナゾル:水=80:20:150で合
わせてスラリーとし、得られたスラリーにコージェライ
ト製ハニカム体を浸漬し、引き上げ、大気中150℃で
3時間にわたって乾燥した後、続いて、大気中500℃
で5時間にわたって焼成して、完成触媒体とした。白金
の担持量は、2g/Lであった。また、ハニカム体への
被覆量は、150g/Lであった。
Example 1 Preparation of Catalyst Body Example 1 ( Production of Oxidation Catalyst Body 5 (Pt / Al 2 O 3 )): γ-alumina powder having a particle diameter of 1 μm (BET:
(200 m 2 / g, 100 g) was immersed, pulled up, dried in the air at 150 ° C. for 3 hours, pulverized back to the original size, and fired at 500 ° C. in the air for 5 hours. Alumina sol and water were added to this powder in a weight ratio of powder: alumina sol: water = 80: 20: 150 to form a slurry. A honeycomb body made of cordierite was immersed in the obtained slurry, pulled up, and aired. After drying at 150 ° C. for 3 hours in air,
For 5 hours to obtain a finished catalyst. The supported amount of platinum was 2 g / L. The amount of coating on the honeycomb body was 150 g / L.

【0022】(還元触媒体6(Co/Al23)の作
製):硝酸コバルト水溶液に粒径が1μmのγ−アルミ
ナ粉体(BET:200m2/g、1000g)を浸漬
し、引き上げ、大気中150℃で3時間にわたって乾燥
し、粉砕した後、大気中500℃で5時間にわたって焼
成した。この粉体に、アルミナゾルと水とを、重量比
で、粉体:アルミナゾル:水=80:20:150で合
わせてスラリーとし、得られたスラリーにコージェライ
ト製ハニカム体を浸漬し、引き上げ、大気中150℃で
3時間にわたって乾燥した後、続いて、大気中500℃
で5時間にわたって焼成して、完成触媒体を得た。コバ
ルトの担持量は、1.8g/Lであった。また、ハニカ
ム体への被覆量は、180g/Lであった。
(Preparation of Reduction Catalyst 6 (Co / Al 2 O 3 )): A γ-alumina powder (BET: 200 m 2 / g, 1000 g) having a particle size of 1 μm was immersed in an aqueous solution of cobalt nitrate and pulled up. After drying at 150 ° C. in the air for 3 hours and pulverizing, it was calcined at 500 ° C. in the air for 5 hours. Alumina sol and water were added to this powder in a weight ratio of powder: alumina sol: water = 80: 20: 150 to form a slurry. A honeycomb body made of cordierite was immersed in the obtained slurry, pulled up, and aired. After drying at 150 ° C. for 3 hours in air,
For 5 hours to obtain a completed catalyst body. The supported amount of cobalt was 1.8 g / L. Further, the coating amount on the honeycomb body was 180 g / L.

【0023】(還元触媒体7(Cu/Al23)の作
製):塩化イリジウム酸水溶液に粒径が1μmのγ−ア
ルミナ粉体(BET:200m2/g、1000g)を
浸漬し、引き上げ、大気中150℃で3時間にわたって
乾燥し、元の大きさに粉砕して戻した後、大気中500
℃で5時間にわたって焼成した。この粉体に、アルミナ
ゾルと水とを、重量比で、粉体:アルミナゾル:水=8
0:20:150で合わせてスラリーとし、得られたス
ラリーにコージェライト製ハニカム体を浸漬し、引き上
げ、大気中150℃で3時間にわたって乾燥した後、続
いて、大気中500℃で5時間にわたって焼成して、完
成触媒を得た。イリジウムの担持量は、2.1g/Lで
あった。また、ハニカム体への被覆量は、250g/L
であった。
(Preparation of Reduction Catalyst 7 (Cu / Al 2 O 3 )): A γ-alumina powder (BET: 200 m 2 / g, 1000 g) having a particle size of 1 μm is immersed in an aqueous solution of iridic acid chloride and pulled up. After drying in air at 150 ° C. for 3 hours, pulverizing back to the original size,
Calcination was performed at 5 ° C. for 5 hours. Alumina sol and water were added to this powder in a weight ratio of powder: alumina sol: water = 8.
At 0: 20: 150, they were combined into a slurry, a honeycomb body made of cordierite was immersed in the obtained slurry, pulled up, and dried at 150 ° C. in the air for 3 hours, and subsequently, at 500 ° C. in the air for 5 hours. Calcination gave a finished catalyst. The supported amount of iridium was 2.1 g / L. The amount of coating on the honeycomb body was 250 g / L.
Met.

【0024】比較例1(触媒体の作製) ハニカム状のCu/Al23触媒体を実施例1と同様に
処理して得た。
Comparative Example 1 (Preparation of Catalyst) A Cu / Al 2 O 3 catalyst in the form of a honeycomb was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a catalyst.

【0025】実施例2(触媒体の作製) 酸化触媒体5(Pt/Al23)と、還元触媒体6(C
o/Al23)と、還元触媒体7(Cu/Al23)と
を、全て、ペレット状に作製した。具体的には、それぞ
れの対応する活性成分を担持してなる粉体に、アルミナ
ゾルと水とを、重量比で、粉体:アルミナゾル:水=8
0:20:15で合わせて混練し、ペレットに造粒した
以外は、実施例1と同様に処理して完成触媒を得た。即
ち、実施例1と実施例2では、それぞれの触媒体の活性
成分の組成は同じである。
Example 2 (Preparation of Catalyst) An oxidation catalyst 5 (Pt / Al 2 O 3 ) and a reduction catalyst 6 (C
o / Al 2 O 3 ) and the reduction catalyst 7 (Cu / Al 2 O 3 ) were all produced in the form of pellets. Specifically, alumina sol and water are added to a powder carrying each corresponding active ingredient in a weight ratio of powder: alumina sol: water = 8.
Except for mixing at 0:20:15 and kneading and granulation into pellets, the same treatment as in Example 1 was carried out to obtain a finished catalyst. That is, in Example 1 and Example 2, the composition of the active component of each catalyst was the same.

【0026】比較例2(触媒体の作製) ペレット状のCu/Al23触媒体を実施例2と同様に
処理して得た。
Comparative Example 2 (Preparation of Catalyst) A Cu / Al 2 O 3 catalyst in the form of a pellet was treated in the same manner as in Example 2 to obtain a catalyst.

【0027】触媒活性の評価試験 触媒体(厳密には、触媒体を中に収容してなるケーシン
グ)を、実施例1と2の触媒体に関しては図2で示した
排気ガス浄化装置に配設し、比較例1と2の触媒体に関
しては図1で示した排気ガス浄化装置に配設した。従っ
て、比較例1と2では、排気ガス浄化装置にはCu/A
23触媒体のみが配設されたことになる。
Evaluation Test of Catalyst Activity A catalyst body (strictly speaking, a casing containing the catalyst body) is provided in the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. 2 for the catalyst bodies of Examples 1 and 2. The catalysts of Comparative Examples 1 and 2 were provided in the exhaust gas purifying apparatus shown in FIG. Therefore, in Comparative Examples 1 and 2, Cu / A
l 2 O 3 catalyst only so that is disposed.

【0028】そして、以下の条件下で模擬試験を行っ
た。なお、還元剤はポンプで圧送して排気管路内に射出
することにより供給した: 反応ガス 組成: NO: 1,000ppm C36: 30ppm O2: 10% SO2: 20ppm H2O: 4% N2: 残り 空間速度(SV):20,000h-1 還元剤 種類: プロピレン(100%) 流量: 20mL/min 結果は、図3及び図4に示した。即ち、図3は、実施例
1の触媒体を配設した場合と比較例1の触媒体を配設し
た場合の、種々の触媒入口温度(触媒体5の入口のおけ
る排気ガスの温度)における窒素酸化物(NOX)低減
率(%)を比較して示した図であり、図4は、実施例2
の触媒体を配設した場合と比較例2の触媒体を配設した
場合の、種々の触媒入口温度(触媒体5の入口のおける
排気ガスの温度)における窒素酸化物(NOX)低減率
(%)を比較して示した図である。実施例の排気ガス浄
化装置を使用した場合には、比較例の排気ガス浄化装置
を使用した場合に比べて、大幅に窒素酸化物が低減され
た。
A simulation test was conducted under the following conditions. The reducing agent was supplied by pumping and injecting it into an exhaust pipe. Reaction gas Composition: NO: 1,000 ppm C 3 H 6 : 30 ppm O 2 : 10% SO 2 : 20 ppm H 2 O: 4% N 2 : Remaining Space velocity (SV): 20,000 h −1 Reducing agent Type: Propylene (100%) Flow rate: 20 mL / min The results are shown in FIGS. 3 and 4. That is, FIG. 3 shows various catalyst inlet temperatures (temperatures of exhaust gas at the inlet of the catalyst body 5) when the catalyst body of Example 1 is provided and when the catalyst body of Comparative Example 1 is provided. FIG. 4 is a diagram showing a comparison between nitrogen oxide (NO x ) reduction rates (%), and FIG.
Nitrogen oxide (NO x ) reduction rate at various catalyst inlet temperatures (temperature of exhaust gas at the inlet of catalyst body 5) when catalyst body of Comparative Example 2 is provided and when catalyst body of Comparative Example 2 is provided It is the figure which showed and compared (%). When the exhaust gas purifying device of the example was used, nitrogen oxides were significantly reduced as compared with the case where the exhaust gas purifying device of the comparative example was used.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の排気ガス浄化装置を用いれば、
排気ガス中に含まれる窒素酸化物を広い温度域にわたっ
て大幅に低減できる。
According to the exhaust gas purifying apparatus of the present invention,
Nitrogen oxides contained in exhaust gas can be significantly reduced over a wide temperature range.

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

【図1】本発明の排気ガス浄化装置の一態様の断面を概
略的に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of one embodiment of an exhaust gas purification device of the present invention.

【図2】本発明の排気ガス浄化装置の別の態様の断面を
概略的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a cross section of another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention.

【図3】実施例1の触媒体を配設した場合と比較例1の
触媒体を配設した場合の、窒素酸化物(NOX)低減率
(%)を比較して示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between nitrogen oxide (NO x ) reduction rates (%) when the catalyst body of Example 1 is provided and when the catalyst body of Comparative Example 1 is provided. .

【図4】実施例2の触媒体を配設した場合と比較例2の
触媒体を配設した場合の、窒素酸化物(NOX)低減率
(%)を比較して示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a comparison between nitrogen oxide (NO x ) reduction rates (%) when the catalyst body of Example 2 is provided and when the catalyst body of Comparative Example 2 is provided. .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:排気ガス浄化装置、2:排気管路、3:排気マニフ
ォールド、4:排気マフラー、5:酸化触媒体、6,
7:還元触媒体、8:炭化水素系還元剤の供給手段、
9:ポンプ、10:エンジン
1: Exhaust gas purifier, 2: Exhaust line, 3: Exhaust manifold, 4: Exhaust muffler, 5: Oxidation catalyst, 6,
7: reduction catalyst, 8: supply means of hydrocarbon-based reducing agent,
9: Pump, 10: Engine

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 23/46 311 B01J 23/50 A 23/50 23/52 A 23/52 23/72 A 23/72 23/89 A 23/75 F01N 3/08 B 23/89 3/10 A F01N 3/08 3/28 301E 3/10 B01D 53/34 129B 3/28 301 53/36 102H B01J 23/74 311A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI B01J 23/46 311 B01J 23/50 A 23/50 23/52 A 23/52 23/72 A 23/72 23/89 A23 / 75 F01N 3/08 B 23/89 3/10 A F01N 3/08 3/28 301E 3/10 B01D 53/34 129B 3/28 301 53/36 102H B01J 23/74 311A

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関からの排気ガスを外部に排出す
る排気管路に配設される排気ガス浄化装置であって、 排気ガスの流れに対して、上流側に酸化触媒体が設けら
れ、下流側に還元触媒体が設けられ、 炭化水素系還元剤の供給手段が、酸化触媒体と還元触媒
体との間の位置で排気管路と接続されていることを特徴
とする排気ガス浄化装置。
1. An exhaust gas purifying device disposed in an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an internal combustion engine to the outside, wherein an oxidation catalyst is provided on an upstream side with respect to a flow of the exhaust gas. An exhaust gas purifying apparatus, wherein a reduction catalyst is provided on the downstream side, and a supply means for a hydrocarbon-based reducing agent is connected to an exhaust pipe at a position between the oxidation catalyst and the reduction catalyst. .
【請求項2】 酸化触媒体が白金又はパラジウムからな
る活性成分がアルミナ担体に担持されたものであること
を特徴とする請求項1に記載の装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the oxidation catalyst is an active component comprising platinum or palladium supported on an alumina carrier.
【請求項3】 還元触媒体がロジウム、イリジウム、
金、コバルト及び銅からなる群から選択された1種以上
の活性成分がアルミナ担体に担持されたものであること
を特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
3. The method according to claim 1, wherein the reduction catalyst is rhodium, iridium,
3. The device according to claim 1, wherein at least one active component selected from the group consisting of gold, cobalt and copper is supported on an alumina carrier.
【請求項4】 還元触媒体が2段構造からなり、排気ガ
スの流れに対して上流側の前段には金、銀、コバルト及
び銅からなる群から選択された1種以上の活性成分がア
ルミナ担体に担持されてなる還元触媒体が配設され、下
流側の後段には白金、ロジウム又はイリジウムから選択
された活性成分がアルミナ担体に担持されてなる還元触
媒体が配設されていることを特徴とする請求項1又は2
に記載の装置。
4. The reduction catalyst has a two-stage structure, and one or more active components selected from the group consisting of gold, silver, cobalt and copper are provided in the upstream stage upstream of the flow of exhaust gas. A reduction catalyst body supported on a carrier is provided, and a reduction catalyst body formed by supporting an active component selected from platinum, rhodium or iridium on an alumina carrier is provided at a downstream stage downstream. 3. The method according to claim 1, wherein
An apparatus according to claim 1.
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