JPH1015355A - 脱硝方法及び装置 - Google Patents
脱硝方法及び装置Info
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- JPH1015355A JPH1015355A JP8195472A JP19547296A JPH1015355A JP H1015355 A JPH1015355 A JP H1015355A JP 8195472 A JP8195472 A JP 8195472A JP 19547296 A JP19547296 A JP 19547296A JP H1015355 A JPH1015355 A JP H1015355A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭化水素、アルコール等を還元剤として燃焼
排ガス中の窒素酸化物を除去する際に、排ガス上流側の
脱硝触媒層を用いた還元剤による脱硝反応で熱が発生
し、排ガスの温度が上昇しても、排ガス温度が下流側の
脱硝触媒層の活性温度域から逸脱しないようにして、高
い脱硝率が得られるようにする。 【解決手段】 活性温度域が異なる少なくとも2種類の
脱硝触媒の触媒層として触媒Aからなる触媒層10a、
触媒Bからなる触媒層10bを用い、炭化水素及びアル
コールの少なくとも1種を還元剤として、燃焼排ガス中
の窒素酸化物を除去する装置であって、脱硝触媒層10
の排ガスが流入する上流側に低温域で活性が高い触媒A
を配置するとともに、脱硝触媒層10の下流側に高温域
で活性が高い触媒Bを直列に配置してなり、かつ、触媒
Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10b
の排ガス流入側にそれぞれ還元剤注入手段12、14を
設けてなる構成とする。
排ガス中の窒素酸化物を除去する際に、排ガス上流側の
脱硝触媒層を用いた還元剤による脱硝反応で熱が発生
し、排ガスの温度が上昇しても、排ガス温度が下流側の
脱硝触媒層の活性温度域から逸脱しないようにして、高
い脱硝率が得られるようにする。 【解決手段】 活性温度域が異なる少なくとも2種類の
脱硝触媒の触媒層として触媒Aからなる触媒層10a、
触媒Bからなる触媒層10bを用い、炭化水素及びアル
コールの少なくとも1種を還元剤として、燃焼排ガス中
の窒素酸化物を除去する装置であって、脱硝触媒層10
の排ガスが流入する上流側に低温域で活性が高い触媒A
を配置するとともに、脱硝触媒層10の下流側に高温域
で活性が高い触媒Bを直列に配置してなり、かつ、触媒
Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10b
の排ガス流入側にそれぞれ還元剤注入手段12、14を
設けてなる構成とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼排ガス、例え
ば、舶用ディーゼル機関の排ガスに含まれる窒素酸化物
(NOx)を、炭化水素、アルコール等を還元剤として
除去する方法及び装置に関するものである。
ば、舶用ディーゼル機関の排ガスに含まれる窒素酸化物
(NOx)を、炭化水素、アルコール等を還元剤として
除去する方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、炭化水素やアルコール等を還
元剤として、燃焼排ガス中の一酸化窒素(NO)と二酸
化窒素(NO2)を窒素に還元する反応には、脱硝触媒
として、ゼオライトにPt、Cuなどの金属を含有させ
たものや、アルミナにCu、Coなどの金属を担持させ
たもの等が用いられている。従来は、これらの触媒を用
いて、燃焼排ガス中に含まれる炭化水素や、新たに排ガ
ス中に注入した炭化水素、アルコール等を還元剤とし
て、燃焼排ガス中の一酸化窒素と二酸化窒素を窒素に還
元して脱硝処理を行っていた。
元剤として、燃焼排ガス中の一酸化窒素(NO)と二酸
化窒素(NO2)を窒素に還元する反応には、脱硝触媒
として、ゼオライトにPt、Cuなどの金属を含有させ
たものや、アルミナにCu、Coなどの金属を担持させ
たもの等が用いられている。従来は、これらの触媒を用
いて、燃焼排ガス中に含まれる炭化水素や、新たに排ガ
ス中に注入した炭化水素、アルコール等を還元剤とし
て、燃焼排ガス中の一酸化窒素と二酸化窒素を窒素に還
元して脱硝処理を行っていた。
【0003】また、特開平6−71181号公報には、
排ガスが流入する上流側に高温域で脱硝活性の高い触媒
を、排ガスが流出する下流側に低温域で脱硝活性の高い
触媒をそれぞれ直列に配置し、より広範囲の入口排ガス
温度に対応する脱硝方法が記載されている。なお、炭化
水素、アルコール等を還元剤とした脱硝方法や脱硝装置
において、異なる活性温度域を持つ2種以上の触媒の触
媒層を低温で活性なものから順に上流側より配置し、か
つ、それぞれの触媒層の入口(上流)側から還元剤を注
入するという内容の先行文献は見当たらない。
排ガスが流入する上流側に高温域で脱硝活性の高い触媒
を、排ガスが流出する下流側に低温域で脱硝活性の高い
触媒をそれぞれ直列に配置し、より広範囲の入口排ガス
温度に対応する脱硝方法が記載されている。なお、炭化
水素、アルコール等を還元剤とした脱硝方法や脱硝装置
において、異なる活性温度域を持つ2種以上の触媒の触
媒層を低温で活性なものから順に上流側より配置し、か
つ、それぞれの触媒層の入口(上流)側から還元剤を注
入するという内容の先行文献は見当たらない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の炭化水素やアル
コール等を還元剤とした脱硝処理では、それぞれの触媒
が脱硝反応に対して高い活性を有する固有の温度域を持
っているため、脱硝触媒層の入口における排ガスの温度
がこの範囲から外れると、排ガス中の一酸化窒素及び二
酸化窒素は殆ど除去されなくなる。また、還元剤は、一
酸化窒素や二酸化窒素とだけでなく酸素とも反応し、し
かも、一酸化窒素や二酸化窒素、酸素と反応することに
より大量に熱を発生する。そのため、脱硝率を上げるた
めに還元剤の注入量を増やしても、上記のように還元剤
の反応熱により温度が上昇し、触媒の脱硝活性が保たれ
る温度域から外れることになり、脱硝率はそれほど上昇
しなくなる。
コール等を還元剤とした脱硝処理では、それぞれの触媒
が脱硝反応に対して高い活性を有する固有の温度域を持
っているため、脱硝触媒層の入口における排ガスの温度
がこの範囲から外れると、排ガス中の一酸化窒素及び二
酸化窒素は殆ど除去されなくなる。また、還元剤は、一
酸化窒素や二酸化窒素とだけでなく酸素とも反応し、し
かも、一酸化窒素や二酸化窒素、酸素と反応することに
より大量に熱を発生する。そのため、脱硝率を上げるた
めに還元剤の注入量を増やしても、上記のように還元剤
の反応熱により温度が上昇し、触媒の脱硝活性が保たれ
る温度域から外れることになり、脱硝率はそれほど上昇
しなくなる。
【0005】このように、炭化水素やアルコール等を還
元剤とした脱硝反応において、還元剤が排ガス中の一酸
化窒素や二酸化窒素等と反応するときに大量の熱を発生
し、そのため、排ガスの温度は上昇することになる。一
方、こうした反応に用いられる脱硝触媒は、種類により
それぞれ固有の活性な温度域を持っている。したがっ
て、上述したように、還元剤の注入量を増やしていって
も、排ガスの温度が触媒の活性な温度域の範囲内に入っ
ているうちは、それに伴い脱硝率が上昇するものの、還
元剤の反応熱が増大し、排ガスの温度が触媒の活性な温
度域の範囲から外れるようになると、還元剤は酸素と反
応するだけで、脱硝率はもはや上昇しなくなる。また、
上記の特開平6−71181号公報記載の方法では、入
口の排ガス温度の変化に対してはある程度対応が可能で
あるが、温度が上昇した下流側では触媒の活性な温度域
から逸脱するため、触媒層における温度上昇には対応す
ることができず、高い脱硝率を得ることはできない。
元剤とした脱硝反応において、還元剤が排ガス中の一酸
化窒素や二酸化窒素等と反応するときに大量の熱を発生
し、そのため、排ガスの温度は上昇することになる。一
方、こうした反応に用いられる脱硝触媒は、種類により
それぞれ固有の活性な温度域を持っている。したがっ
て、上述したように、還元剤の注入量を増やしていって
も、排ガスの温度が触媒の活性な温度域の範囲内に入っ
ているうちは、それに伴い脱硝率が上昇するものの、還
元剤の反応熱が増大し、排ガスの温度が触媒の活性な温
度域の範囲から外れるようになると、還元剤は酸素と反
応するだけで、脱硝率はもはや上昇しなくなる。また、
上記の特開平6−71181号公報記載の方法では、入
口の排ガス温度の変化に対してはある程度対応が可能で
あるが、温度が上昇した下流側では触媒の活性な温度域
から逸脱するため、触媒層における温度上昇には対応す
ることができず、高い脱硝率を得ることはできない。
【0006】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、炭化水素、アルコール等を還元剤
として燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する際に、排ガ
ス上流側の脱硝触媒層を用いた還元剤による脱硝反応で
熱が発生し、排ガスの温度が上昇しても、排ガス温度が
下流側の脱硝触媒層の活性温度域から逸脱しないように
して、高い脱硝率が得られるようにした方法及び装置を
提供することにある。
で、本発明の目的は、炭化水素、アルコール等を還元剤
として燃焼排ガス中の窒素酸化物を除去する際に、排ガ
ス上流側の脱硝触媒層を用いた還元剤による脱硝反応で
熱が発生し、排ガスの温度が上昇しても、排ガス温度が
下流側の脱硝触媒層の活性温度域から逸脱しないように
して、高い脱硝率が得られるようにした方法及び装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の脱硝方法は、活性温度域が異なる少なく
とも2種類の脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素及びア
ルコールの少なくとも1種からなる還元剤をそれぞれの
触媒層の排ガス流入側から各触媒層に注入して、燃焼排
ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去する方法であっ
て、前記触媒層を活性温度域が低い触媒から順に排ガス
上流側より直列に配置し、上流側に配置された低温域で
活性が高い触媒を用いて一酸化窒素(NO)及び二酸化
窒素(NO2)を除去し、ついで、より下流側に配置さ
れたより高温域で活性が高い触媒を用いて一酸化窒素及
び二酸化窒素をさらに除去することを特徴としている。
上記の本発明の方法において、脱硝触媒層の排ガス入口
における一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度
を計測して、還元剤の注入量を制御することが望まし
い。
めに、本発明の脱硝方法は、活性温度域が異なる少なく
とも2種類の脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素及びア
ルコールの少なくとも1種からなる還元剤をそれぞれの
触媒層の排ガス流入側から各触媒層に注入して、燃焼排
ガス中の窒素酸化物(NOx)を除去する方法であっ
て、前記触媒層を活性温度域が低い触媒から順に排ガス
上流側より直列に配置し、上流側に配置された低温域で
活性が高い触媒を用いて一酸化窒素(NO)及び二酸化
窒素(NO2)を除去し、ついで、より下流側に配置さ
れたより高温域で活性が高い触媒を用いて一酸化窒素及
び二酸化窒素をさらに除去することを特徴としている。
上記の本発明の方法において、脱硝触媒層の排ガス入口
における一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度
を計測して、還元剤の注入量を制御することが望まし
い。
【0008】また、上記の本発明の方法においては、脱
硝触媒として、Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2
及びゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも1種
の担体に、Pt、Cu、Co、Fe、Ag、Mn、N
i、Zn及びInからなる群より選ばれた少なくとも1
種の金属を含有させたものを用いることが望ましい。こ
の場合、低温域、例えば、210〜250℃の範囲で活
性が高い触媒としては、Al2O3、SiO2、ZrO2、
TiO2及びゼオライトからなる群より選ばれた少なく
とも1種の担体にPtを含有させたものが挙げられる。
また、高温域、例えば、250〜450℃の範囲で活性
が高い触媒としては、ゼオライトにCu、Co、Fe、
Ag、Mn及びInからなる群より選ばれた少なくとも
1種の金属を含有させたものが挙げられる。一例とし
て、排ガス入口における排ガスの温度の変動範囲が20
0〜300℃で、O2濃度が15%でH2O濃度が5%の
排ガスで、還元剤にC3H6(プロピレン)を用いる場合
は、210〜250℃の範囲で活性な触媒である、Al
2O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトから
なる群より選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有
させたものと、250〜350℃の範囲で活性な触媒で
ある、ゼオライトにCuを含有させたものとの組み合わ
せが挙げられる。また、さらに下流側に350〜450
℃の範囲で活性な触媒である、ゼオライトにCo、F
e、Ag、Mn及びInからなる群より選ばれた少なく
とも1種の金属を含有させたものを組み合わせることも
可能である。
硝触媒として、Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO2
及びゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも1種
の担体に、Pt、Cu、Co、Fe、Ag、Mn、N
i、Zn及びInからなる群より選ばれた少なくとも1
種の金属を含有させたものを用いることが望ましい。こ
の場合、低温域、例えば、210〜250℃の範囲で活
性が高い触媒としては、Al2O3、SiO2、ZrO2、
TiO2及びゼオライトからなる群より選ばれた少なく
とも1種の担体にPtを含有させたものが挙げられる。
また、高温域、例えば、250〜450℃の範囲で活性
が高い触媒としては、ゼオライトにCu、Co、Fe、
Ag、Mn及びInからなる群より選ばれた少なくとも
1種の金属を含有させたものが挙げられる。一例とし
て、排ガス入口における排ガスの温度の変動範囲が20
0〜300℃で、O2濃度が15%でH2O濃度が5%の
排ガスで、還元剤にC3H6(プロピレン)を用いる場合
は、210〜250℃の範囲で活性な触媒である、Al
2O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトから
なる群より選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有
させたものと、250〜350℃の範囲で活性な触媒で
ある、ゼオライトにCuを含有させたものとの組み合わ
せが挙げられる。また、さらに下流側に350〜450
℃の範囲で活性な触媒である、ゼオライトにCo、F
e、Ag、Mn及びInからなる群より選ばれた少なく
とも1種の金属を含有させたものを組み合わせることも
可能である。
【0009】また、上記の本発明の方法においては、還
元剤として、炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が
1〜16のアルコールからなる群より選ばれた少なくと
も1種、又は炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が
1〜16のアルコールからなる群より選ばれた少なくと
も1種を成分として含む液化石油ガスもしくは燃料油を
用いることが望ましい。この場合、炭素数が2〜16の
炭化水素は、炭素数が2〜6のオレフィン及び炭素数が
7〜16の炭化水素からなる群より選ばれた少なくとも
1種であることがより望ましく、炭素数が7〜16の炭
化水素には、オレフィンだけでなく、パラフィンその他
の炭化水素が含まれる。
元剤として、炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が
1〜16のアルコールからなる群より選ばれた少なくと
も1種、又は炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が
1〜16のアルコールからなる群より選ばれた少なくと
も1種を成分として含む液化石油ガスもしくは燃料油を
用いることが望ましい。この場合、炭素数が2〜16の
炭化水素は、炭素数が2〜6のオレフィン及び炭素数が
7〜16の炭化水素からなる群より選ばれた少なくとも
1種であることがより望ましく、炭素数が7〜16の炭
化水素には、オレフィンだけでなく、パラフィンその他
の炭化水素が含まれる。
【0010】上記の本発明の方法において、脱硝触媒層
の下流に亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒
の触媒層を直列に配置して、排ガス中の亜酸化窒素を除
去することが望ましい。特に、脱硝触媒として、Al2
O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからな
る群より選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有さ
せた触媒等を用いる場合には、脱硝反応の過程で亜酸化
窒素(N2O)が生成するので、これを除去する必要が
ある。この場合、亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒層の排ガス流入側から炭化水素及びアルコール
の少なくとも1種からなる還元剤を注入することが望ま
しい。
の下流に亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒
の触媒層を直列に配置して、排ガス中の亜酸化窒素を除
去することが望ましい。特に、脱硝触媒として、Al2
O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからな
る群より選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有さ
せた触媒等を用いる場合には、脱硝反応の過程で亜酸化
窒素(N2O)が生成するので、これを除去する必要が
ある。この場合、亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒層の排ガス流入側から炭化水素及びアルコール
の少なくとも1種からなる還元剤を注入することが望ま
しい。
【0011】また、上記の本発明の方法において、亜酸
化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒層の排ガス流
入側における亜酸化窒素の濃度及び温度を計測して、亜
酸化窒素を窒素に還元する還元剤の注入量を制御するこ
とが望ましい。また、上記の本発明の方法において、脱
硝触媒層の排ガス入口における一酸化窒素と二酸化窒素
の合計の濃度及び温度を計測して、それらの値をもとに
亜酸化窒素を効率よく窒素に還元するための各位置の還
元剤の注入量を制御することが望ましい。また、上記の
本発明の方法において、亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の
濃度及び温度を計測して、それらの値をもとに亜酸化窒
素を効率よく窒素に還元するための各位置の還元剤の注
入量を制御することが望ましい。
化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒層の排ガス流
入側における亜酸化窒素の濃度及び温度を計測して、亜
酸化窒素を窒素に還元する還元剤の注入量を制御するこ
とが望ましい。また、上記の本発明の方法において、脱
硝触媒層の排ガス入口における一酸化窒素と二酸化窒素
の合計の濃度及び温度を計測して、それらの値をもとに
亜酸化窒素を効率よく窒素に還元するための各位置の還
元剤の注入量を制御することが望ましい。また、上記の
本発明の方法において、亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の
濃度及び温度を計測して、それらの値をもとに亜酸化窒
素を効率よく窒素に還元するための各位置の還元剤の注
入量を制御することが望ましい。
【0012】また、上記の本発明の方法においては、亜
酸化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒として、A
l2O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトか
らなる群より選ばれた少なくとも1種の担体に、Cu、
Co、Rh、Ca及びSnからなる群より選ばれた少な
くとも1種の金属を含有させたものを用いることが望ま
しい。また、上記の本発明の方法においては、亜酸化窒
素を窒素に還元する還元剤として、炭素数が2〜16の
炭化水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群
より選ばれた少なくとも1種、又は炭素数が2〜16の
炭化水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群
より選ばれた少なくとも1種を成分として含む液化石油
ガスもしくは燃料油を用いることが望ましい。この場
合、炭素数が2〜16の炭化水素は、炭素数が2〜6の
オレフィン及び炭素数が7〜16の炭化水素からなる群
より選ばれた少なくとも1種であることがより望まし
く、炭素数が7〜16の炭化水素には、オレフィンだけ
でなく、パラフィンその他の炭化水素が含まれる。
酸化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒として、A
l2O3、SiO2、ZrO2、TiO2及びゼオライトか
らなる群より選ばれた少なくとも1種の担体に、Cu、
Co、Rh、Ca及びSnからなる群より選ばれた少な
くとも1種の金属を含有させたものを用いることが望ま
しい。また、上記の本発明の方法においては、亜酸化窒
素を窒素に還元する還元剤として、炭素数が2〜16の
炭化水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群
より選ばれた少なくとも1種、又は炭素数が2〜16の
炭化水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群
より選ばれた少なくとも1種を成分として含む液化石油
ガスもしくは燃料油を用いることが望ましい。この場
合、炭素数が2〜16の炭化水素は、炭素数が2〜6の
オレフィン及び炭素数が7〜16の炭化水素からなる群
より選ばれた少なくとも1種であることがより望まし
く、炭素数が7〜16の炭化水素には、オレフィンだけ
でなく、パラフィンその他の炭化水素が含まれる。
【0013】本発明の脱硝装置は、活性温度域が異なる
少なくとも2種類の脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素
及びアルコールの少なくとも1種を還元剤として、燃焼
排ガス中の窒素酸化物を除去する装置であって、触媒層
の排ガスが流入する上流側に低温域で活性が高い触媒を
配置するとともに、触媒層の下流側に行くほど高温域で
活性が高い触媒を直列に配置してなり、かつ、各触媒層
の排ガス流入側に還元剤注入手段を設けてなることを特
徴としている。上記の本発明の装置において、脱硝触媒
層の排ガス入口における一酸化窒素と二酸化窒素の合計
の濃度及び温度を計測する計測手段を取り付けるととも
に、計測された値をもとに還元剤の注入量を演算・制御
する制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。
少なくとも2種類の脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素
及びアルコールの少なくとも1種を還元剤として、燃焼
排ガス中の窒素酸化物を除去する装置であって、触媒層
の排ガスが流入する上流側に低温域で活性が高い触媒を
配置するとともに、触媒層の下流側に行くほど高温域で
活性が高い触媒を直列に配置してなり、かつ、各触媒層
の排ガス流入側に還元剤注入手段を設けてなることを特
徴としている。上記の本発明の装置において、脱硝触媒
層の排ガス入口における一酸化窒素と二酸化窒素の合計
の濃度及び温度を計測する計測手段を取り付けるととも
に、計測された値をもとに還元剤の注入量を演算・制御
する制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。
【0014】また、上記の本発明の装置において、脱硝
触媒層における脱硝触媒の下流に亜酸化窒素を窒素に還
元する反応に用いる触媒の触媒層を直列に配置してなる
構成とすることが望ましい。また、上記の本発明の装置
において、脱硝触媒層における亜酸化窒素を窒素に還元
する反応に用いる触媒層の排ガス流入側に、炭化水素及
びアルコールの少なくとも1種からなる還元剤の注入手
段を設けてなる構成とすることが望ましい。なお、以上
の本発明の装置において述べた触媒層の構成としては、
例えば、ハニカム形状触媒、又はこれを積み重ねたもの
や、粒状の触媒を充填させたもの等が挙げられる。
触媒層における脱硝触媒の下流に亜酸化窒素を窒素に還
元する反応に用いる触媒の触媒層を直列に配置してなる
構成とすることが望ましい。また、上記の本発明の装置
において、脱硝触媒層における亜酸化窒素を窒素に還元
する反応に用いる触媒層の排ガス流入側に、炭化水素及
びアルコールの少なくとも1種からなる還元剤の注入手
段を設けてなる構成とすることが望ましい。なお、以上
の本発明の装置において述べた触媒層の構成としては、
例えば、ハニカム形状触媒、又はこれを積み重ねたもの
や、粒状の触媒を充填させたもの等が挙げられる。
【0015】また、上記の本発明の装置において、亜酸
化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒の排ガス流入
側における亜酸化窒素の濃度及び温度を計測する計測手
段を取り付けるとともに、計測された値をもとに亜酸化
窒素を窒素に還元する還元剤の注入量を演算・制御する
制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。ま
た、上記の本発明の装置において、脱硝触媒層の排ガス
入口における一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び
温度を計測する計測手段を取り付けるとともに、計測さ
れた値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に還元するた
めの各位置の還元剤の注入量を演算・制御する制御手段
を設けてなる構成とすることが望ましい。また、上記の
本発明の装置において、亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の
濃度及び温度を計測する計測手段を取り付けるととも
に、計測された値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に
還元するための各位置の還元剤の注入量を演算・制御す
る制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。
化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒の排ガス流入
側における亜酸化窒素の濃度及び温度を計測する計測手
段を取り付けるとともに、計測された値をもとに亜酸化
窒素を窒素に還元する還元剤の注入量を演算・制御する
制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。ま
た、上記の本発明の装置において、脱硝触媒層の排ガス
入口における一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び
温度を計測する計測手段を取り付けるとともに、計測さ
れた値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に還元するた
めの各位置の還元剤の注入量を演算・制御する制御手段
を設けてなる構成とすることが望ましい。また、上記の
本発明の装置において、亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の
濃度及び温度を計測する計測手段を取り付けるととも
に、計測された値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に
還元するための各位置の還元剤の注入量を演算・制御す
る制御手段を設けてなる構成とすることが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図8を参照しなが
ら、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は
以下に述べる実施の形態に何ら限定されるものではな
い。図1は、本発明の実施の第1形態による脱硝装置の
一例を示している。図1において、2種類の触媒Aから
なる触媒層10a及び触媒Bからなる触媒層10bは、
一酸化窒素と二酸化窒素を除去する脱硝触媒の触媒層で
あり、触媒Aは210〜250℃の低温域で脱硝活性が
高い触媒であり、触媒Bは250〜350℃の高温域で
脱硝活性が高い触媒である。一例として、排ガス入口に
おける排ガスの温度の変動範囲が200〜300℃で、
O2濃度が15%でH2O濃度が5%の排ガスで、還元剤
にC3H6(プロピレン)を用いる場合は、触媒Aに21
0〜250℃の範囲で活性な触媒であるAl2O3、Si
O2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからなる群より
選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有させたもの
が用いられ、触媒Bに250〜350℃の範囲で活性な
触媒であるゼオライトにCuを含有させたものが用いら
れる。図1では、脱硝触媒層10の排ガス上流側より触
媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10
bの順に直列に配置され、かつ、触媒Aからなる触媒層
10a、触媒Bからなる触媒層10bそれぞれの排ガス
流入側に還元剤注入手段12、14が設けられている。
還元剤注入手段としては、一例として、還元剤注入管と
多数のスプレーノズルとから構成されたものが用いら
れ、還元剤の注入方法としては、一例として、還元剤を
気化させ、これに不活性ガスや水蒸気等を加えて、還元
剤が触媒上以外では反応しない濃度まで希釈したのち加
える方法がある。このとき、触媒層に均一に還元剤が流
れるようノズルを配置する必要があり、場合によっては
流れに対して垂直方向に複数のノズルを配置する。ま
た、脱硝触媒層としては、一例として、ハニカム形状触
媒、又はこれを積み重ねたものや、粒状の触媒を充填さ
せたもの等が用いられる。
ら、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は
以下に述べる実施の形態に何ら限定されるものではな
い。図1は、本発明の実施の第1形態による脱硝装置の
一例を示している。図1において、2種類の触媒Aから
なる触媒層10a及び触媒Bからなる触媒層10bは、
一酸化窒素と二酸化窒素を除去する脱硝触媒の触媒層で
あり、触媒Aは210〜250℃の低温域で脱硝活性が
高い触媒であり、触媒Bは250〜350℃の高温域で
脱硝活性が高い触媒である。一例として、排ガス入口に
おける排ガスの温度の変動範囲が200〜300℃で、
O2濃度が15%でH2O濃度が5%の排ガスで、還元剤
にC3H6(プロピレン)を用いる場合は、触媒Aに21
0〜250℃の範囲で活性な触媒であるAl2O3、Si
O2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからなる群より
選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有させたもの
が用いられ、触媒Bに250〜350℃の範囲で活性な
触媒であるゼオライトにCuを含有させたものが用いら
れる。図1では、脱硝触媒層10の排ガス上流側より触
媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10
bの順に直列に配置され、かつ、触媒Aからなる触媒層
10a、触媒Bからなる触媒層10bそれぞれの排ガス
流入側に還元剤注入手段12、14が設けられている。
還元剤注入手段としては、一例として、還元剤注入管と
多数のスプレーノズルとから構成されたものが用いら
れ、還元剤の注入方法としては、一例として、還元剤を
気化させ、これに不活性ガスや水蒸気等を加えて、還元
剤が触媒上以外では反応しない濃度まで希釈したのち加
える方法がある。このとき、触媒層に均一に還元剤が流
れるようノズルを配置する必要があり、場合によっては
流れに対して垂直方向に複数のノズルを配置する。ま
た、脱硝触媒層としては、一例として、ハニカム形状触
媒、又はこれを積み重ねたものや、粒状の触媒を充填さ
せたもの等が用いられる。
【0017】図1に示すような装置を用いて排ガスの脱
硝処理を行う場合、触媒Aからなる触媒層10aにおい
て脱硝反応が起こって、その反応熱により排ガスの温度
が上昇し、排ガス温度が触媒Aの活性温度域より高温に
なっても、その後段に触媒Aより高温で活性な触媒Bか
らなる触媒層10bが設置されているので、さらに排ガ
スの脱硝を行うことが可能である。また、このとき、脱
硝触媒層10の最上流部の還元剤注入手段12のみから
還元剤を注入しても、触媒Aからなる触媒層10aにお
いて酸素との反応により還元剤が無駄に消費されてしま
うので、後段の触媒Bからなる触媒層10bまで還元剤
が到達しないことがある。しかし、触媒Bからなる触媒
層10bの排ガス流入側に設けられた還元剤注入手段1
4から新たに還元剤を注入すれば、触媒Bからなる触媒
層10bにおいてさらに脱硝反応が起こることになり、
脱硝率は向上する。
硝処理を行う場合、触媒Aからなる触媒層10aにおい
て脱硝反応が起こって、その反応熱により排ガスの温度
が上昇し、排ガス温度が触媒Aの活性温度域より高温に
なっても、その後段に触媒Aより高温で活性な触媒Bか
らなる触媒層10bが設置されているので、さらに排ガ
スの脱硝を行うことが可能である。また、このとき、脱
硝触媒層10の最上流部の還元剤注入手段12のみから
還元剤を注入しても、触媒Aからなる触媒層10aにお
いて酸素との反応により還元剤が無駄に消費されてしま
うので、後段の触媒Bからなる触媒層10bまで還元剤
が到達しないことがある。しかし、触媒Bからなる触媒
層10bの排ガス流入側に設けられた還元剤注入手段1
4から新たに還元剤を注入すれば、触媒Bからなる触媒
層10bにおいてさらに脱硝反応が起こることになり、
脱硝率は向上する。
【0018】図2は、本発明の実施の第1形態による脱
硝装置の他の例を示している。図2において、触媒Cか
らなる触媒層10cは一酸化窒素と二酸化窒素を除去す
る脱硝触媒の触媒層であり、触媒Cは、触媒Bより高温
域の350〜450℃の範囲で脱硝活性が高い触媒であ
る。図2において、図1の場合と同様に、触媒Aに21
0〜250℃の範囲で活性な触媒であるAl2O3、Si
O2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからなる群より
選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有させたもの
を用い、触媒Bに250〜350℃の範囲で活性な触媒
であるゼオライトにCuを含有させたものを用いる場
合、一例として、触媒Cには、350〜450℃の範囲
で活性な触媒であるゼオライトにCo、Fe、Ag、M
n及びInからなる群より選ばれた少なくとも1種の金
属を含有させたものが用いられる。図2では、脱硝触媒
層10の排ガス上流側より触媒Aからなる触媒層10
a、触媒Bからなる触媒層10b、触媒Cからなる触媒
層10cの順に直列に配置され、かつ、触媒Aからなる
触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10b、触媒Cか
らなる触媒層10cそれぞれの排ガス流入側に還元剤注
入手段12、14、16が設けられている。他の構成及
び作用は図1の場合と同様である。なお、図2では、一
例として、3種類の触媒からなる層を活性温度域の低い
ものから直列に上流より配置しているが、4種類以上の
触媒を用いて同様の構成とすることも勿論可能である。
硝装置の他の例を示している。図2において、触媒Cか
らなる触媒層10cは一酸化窒素と二酸化窒素を除去す
る脱硝触媒の触媒層であり、触媒Cは、触媒Bより高温
域の350〜450℃の範囲で脱硝活性が高い触媒であ
る。図2において、図1の場合と同様に、触媒Aに21
0〜250℃の範囲で活性な触媒であるAl2O3、Si
O2、ZrO2、TiO2及びゼオライトからなる群より
選ばれた少なくとも1種の担体にPtを含有させたもの
を用い、触媒Bに250〜350℃の範囲で活性な触媒
であるゼオライトにCuを含有させたものを用いる場
合、一例として、触媒Cには、350〜450℃の範囲
で活性な触媒であるゼオライトにCo、Fe、Ag、M
n及びInからなる群より選ばれた少なくとも1種の金
属を含有させたものが用いられる。図2では、脱硝触媒
層10の排ガス上流側より触媒Aからなる触媒層10
a、触媒Bからなる触媒層10b、触媒Cからなる触媒
層10cの順に直列に配置され、かつ、触媒Aからなる
触媒層10a、触媒Bからなる触媒層10b、触媒Cか
らなる触媒層10cそれぞれの排ガス流入側に還元剤注
入手段12、14、16が設けられている。他の構成及
び作用は図1の場合と同様である。なお、図2では、一
例として、3種類の触媒からなる層を活性温度域の低い
ものから直列に上流より配置しているが、4種類以上の
触媒を用いて同様の構成とすることも勿論可能である。
【0019】図3は、本発明の実施の第1形態による脱
硝装置のさらに他の例を示している。図3では、脱硝触
媒層10の排ガス上流側より触媒Aからなる触媒層10
a、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒
層10b、触媒Bからなる触媒層10bの順に直列に配
置され、かつ、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bか
らなる触媒層10bそれぞれの排ガス流入側に還元剤注
入手段12、18、14、20が設けられている。他の
構成及び作用は図1の場合と同様である。このように、
触媒が異なる場合だけでなく、同一の触媒からなる層を
直列に並べた場合でも、そのいくつかに還元剤注入手段
を設けることにより、還元剤の反応熱による局所的な温
度上昇を防ぐことができ、脱硝率を上げることができ
る。なお、図3では、一例として、2種類の触媒を用い
て、それぞれの種類の触媒からなる層に対して2箇所か
ら還元剤を注入する構成としているが、3種類以上の触
媒を用い、又はそれぞれの種類の触媒からなる層に対し
て3以上の箇所から還元剤を注入する構成とすることも
勿論可能である。
硝装置のさらに他の例を示している。図3では、脱硝触
媒層10の排ガス上流側より触媒Aからなる触媒層10
a、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒
層10b、触媒Bからなる触媒層10bの順に直列に配
置され、かつ、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bか
らなる触媒層10bそれぞれの排ガス流入側に還元剤注
入手段12、18、14、20が設けられている。他の
構成及び作用は図1の場合と同様である。このように、
触媒が異なる場合だけでなく、同一の触媒からなる層を
直列に並べた場合でも、そのいくつかに還元剤注入手段
を設けることにより、還元剤の反応熱による局所的な温
度上昇を防ぐことができ、脱硝率を上げることができ
る。なお、図3では、一例として、2種類の触媒を用い
て、それぞれの種類の触媒からなる層に対して2箇所か
ら還元剤を注入する構成としているが、3種類以上の触
媒を用い、又はそれぞれの種類の触媒からなる層に対し
て3以上の箇所から還元剤を注入する構成とすることも
勿論可能である。
【0020】図4は、本発明の実施の第2形態による脱
硝装置の一例を示している。図4は、図1に示す装置に
おいて、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を計測す
る濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温度計測
手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付け、濃
度計測手段22、温度計測手段24で計測された値をも
とに還元剤注入手段12、14からの還元剤の注入量を
演算・制御する制御手段26を設けたものである。図4
では、制御手段26は、制御器28と還元剤注入手段1
2、14にそれぞれ設けられた流量調節弁30、32と
から構成されているが、その他の制御手段を適用するこ
とも勿論可能である。なお、本実施の形態は、濃度計測
手段22及び温度計測手段24を脱硝触媒層10の最上
流に取り付ける場合を示しているが、各触媒層の中間に
それらを取り付ける構成とすることも可能である。他の
構成及び作用は図1の場合と同様である。
硝装置の一例を示している。図4は、図1に示す装置に
おいて、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を計測す
る濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温度計測
手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付け、濃
度計測手段22、温度計測手段24で計測された値をも
とに還元剤注入手段12、14からの還元剤の注入量を
演算・制御する制御手段26を設けたものである。図4
では、制御手段26は、制御器28と還元剤注入手段1
2、14にそれぞれ設けられた流量調節弁30、32と
から構成されているが、その他の制御手段を適用するこ
とも勿論可能である。なお、本実施の形態は、濃度計測
手段22及び温度計測手段24を脱硝触媒層10の最上
流に取り付ける場合を示しているが、各触媒層の中間に
それらを取り付ける構成とすることも可能である。他の
構成及び作用は図1の場合と同様である。
【0021】図4に示すような装置を用いて排ガスの脱
硝処理を行う場合、温度計測手段24で計測した排ガス
の温度に応じて、その温度域で活性の高い触媒の入口側
に設けられた還元剤注入手段12又は/及び14の流量
調節弁30又は/及び32が開となり、還元剤が注入さ
れる。それより上流側にある活性温度域が排ガスの温度
より低い触媒については、還元剤を注入しても脱硝反応
は起きず、還元剤が酸素と反応するだけであるので、還
元剤の注入は行わないように制御される。また、濃度計
測手段22で計測した一酸化窒素と二酸化窒素の合計の
濃度や希望する脱硝率に応じて、活性温度域にある触媒
での脱硝処理だけでは不十分なときは、それよりも下流
側の触媒でも脱硝反応を行うべく、下流側の還元剤注入
手段14からも還元剤の注入を行うように制御される。
その他の構成及び作用は、本発明の実施の第1形態の場
合と同様である。
硝処理を行う場合、温度計測手段24で計測した排ガス
の温度に応じて、その温度域で活性の高い触媒の入口側
に設けられた還元剤注入手段12又は/及び14の流量
調節弁30又は/及び32が開となり、還元剤が注入さ
れる。それより上流側にある活性温度域が排ガスの温度
より低い触媒については、還元剤を注入しても脱硝反応
は起きず、還元剤が酸素と反応するだけであるので、還
元剤の注入は行わないように制御される。また、濃度計
測手段22で計測した一酸化窒素と二酸化窒素の合計の
濃度や希望する脱硝率に応じて、活性温度域にある触媒
での脱硝処理だけでは不十分なときは、それよりも下流
側の触媒でも脱硝反応を行うべく、下流側の還元剤注入
手段14からも還元剤の注入を行うように制御される。
その他の構成及び作用は、本発明の実施の第1形態の場
合と同様である。
【0022】図5は、本発明の実施の第3形態による脱
硝装置の一例を示している。図5において、触媒Dから
なる触媒層10dは亜酸化窒素を窒素に還元する触媒の
触媒層であり、触媒Dとしては、一例として、ゼオライ
トにCuやCoを含有させたもの等が用いられる。上記
の触媒Dは、350〜500℃の範囲で活性が高い触媒
である。図5では、脱硝触媒層10の排ガス上流側より
触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層1
0b、触媒Dからなる触媒層10dの順に直列に配置さ
れ、かつ、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからな
る触媒層10b、触媒Dからなる触媒層10dそれぞれ
の排ガス流入側に還元剤注入手段12、14、34が設
けられている。なお、本実施の形態では、触媒Dからな
る触媒層10dを最下流に設置しているが、亜酸化窒素
を窒素に還元する触媒層を各触媒層の中間に取り付ける
構成とすることも可能である。特に、脱硝に用いる触媒
A、触媒Bとして、Ptを含有させた触媒等を用いる場
合には、脱硝反応の過程で亜酸化窒素が生成するので、
これを触媒Dを用いて除去する必要がある。また、触媒
Dからなる触媒層10dの排ガス流入側に設けられた還
元剤注入手段34から還元剤を注入することで、亜酸化
窒素の除去を促進することができる。その他の構成及び
作用は、本発明の実施の第1形態の場合と同様である。
硝装置の一例を示している。図5において、触媒Dから
なる触媒層10dは亜酸化窒素を窒素に還元する触媒の
触媒層であり、触媒Dとしては、一例として、ゼオライ
トにCuやCoを含有させたもの等が用いられる。上記
の触媒Dは、350〜500℃の範囲で活性が高い触媒
である。図5では、脱硝触媒層10の排ガス上流側より
触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからなる触媒層1
0b、触媒Dからなる触媒層10dの順に直列に配置さ
れ、かつ、触媒Aからなる触媒層10a、触媒Bからな
る触媒層10b、触媒Dからなる触媒層10dそれぞれ
の排ガス流入側に還元剤注入手段12、14、34が設
けられている。なお、本実施の形態では、触媒Dからな
る触媒層10dを最下流に設置しているが、亜酸化窒素
を窒素に還元する触媒層を各触媒層の中間に取り付ける
構成とすることも可能である。特に、脱硝に用いる触媒
A、触媒Bとして、Ptを含有させた触媒等を用いる場
合には、脱硝反応の過程で亜酸化窒素が生成するので、
これを触媒Dを用いて除去する必要がある。また、触媒
Dからなる触媒層10dの排ガス流入側に設けられた還
元剤注入手段34から還元剤を注入することで、亜酸化
窒素の除去を促進することができる。その他の構成及び
作用は、本発明の実施の第1形態の場合と同様である。
【0023】図6は、本発明の実施の第4形態による脱
硝装置の一例を示している。図6は、図5に示す装置に
おいて、亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手段3
6、排ガスの温度を計測する温度計測手段38を脱硝触
媒層10における触媒Dからなる触媒層10dの排ガス
流入側に取り付け、濃度計測手段36、温度計測手段3
8で計測された値をもとに還元剤注入手段34からの還
元剤の注入量を演算・制御する制御手段26を設けたも
のである。図6では、制御手段26は、制御器28と還
元剤注入手段34に設けられた流量調節弁40とから構
成されているが、その他の制御手段を適用することも勿
論可能である。他の構成及び作用は図5の場合と同様で
ある。還元剤の注入量の制御については、本発明の実施
の第2形態の場合と同様である。
硝装置の一例を示している。図6は、図5に示す装置に
おいて、亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手段3
6、排ガスの温度を計測する温度計測手段38を脱硝触
媒層10における触媒Dからなる触媒層10dの排ガス
流入側に取り付け、濃度計測手段36、温度計測手段3
8で計測された値をもとに還元剤注入手段34からの還
元剤の注入量を演算・制御する制御手段26を設けたも
のである。図6では、制御手段26は、制御器28と還
元剤注入手段34に設けられた流量調節弁40とから構
成されているが、その他の制御手段を適用することも勿
論可能である。他の構成及び作用は図5の場合と同様で
ある。還元剤の注入量の制御については、本発明の実施
の第2形態の場合と同様である。
【0024】図7は、本発明の実施の第4形態による脱
硝装置の他の例を示している。図7は、図5に示す装置
において、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を計測
する濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温度計
測手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付け、
濃度計測手段22、温度計測手段24で計測された値を
もとに還元剤注入手段12、14、34からの還元剤の
注入量を演算・制御する制御手段26を設けたものであ
る。また、図8は、本発明の実施の第4形態による脱硝
装置のさらに他の例を示している。図8は、図5に示す
装置において、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を
計測する濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温
度計測手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付
けるとともに、亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手
段36、排ガスの温度を計測する温度計測手段38を脱
硝触媒層10における触媒Dからなる触媒層10dの排
ガス流入側に取り付け、濃度計測手段22、36、温度
計測手段24、38で計測された値をもとに還元剤注入
手段12、14、34からの還元剤の注入量を演算・制
御する制御手段26を設けたものである。なお、還元剤
の注入量の制御は、図4や図6〜図8に示したものに限
られるものではなく、その他あらゆる構成の制御の仕方
が可能なものである。
硝装置の他の例を示している。図7は、図5に示す装置
において、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を計測
する濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温度計
測手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付け、
濃度計測手段22、温度計測手段24で計測された値を
もとに還元剤注入手段12、14、34からの還元剤の
注入量を演算・制御する制御手段26を設けたものであ
る。また、図8は、本発明の実施の第4形態による脱硝
装置のさらに他の例を示している。図8は、図5に示す
装置において、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を
計測する濃度計測手段22、排ガスの温度を計測する温
度計測手段24を脱硝触媒層10の排ガス入口に取り付
けるとともに、亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手
段36、排ガスの温度を計測する温度計測手段38を脱
硝触媒層10における触媒Dからなる触媒層10dの排
ガス流入側に取り付け、濃度計測手段22、36、温度
計測手段24、38で計測された値をもとに還元剤注入
手段12、14、34からの還元剤の注入量を演算・制
御する制御手段26を設けたものである。なお、還元剤
の注入量の制御は、図4や図6〜図8に示したものに限
られるものではなく、その他あらゆる構成の制御の仕方
が可能なものである。
【0025】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例及びその比較例
を説明する。 実施例1 図1に示す脱硝装置に、ディーゼルエンジン排ガスを模
擬したガスをボンベガスを用いて調整して流し、脱硝性
能を評価した。本実施例においては、触媒AとしてSi
O2/Al2O3比50のMFI型ゼオライトに白金を
0.5wt%含有させたものを用いた。また、触媒Bとし
てSiO2/Al2O3比50のMFI型ゼオライトに酸
化銅として5.1wt%含有させたものを用いた。なお、
評価にあたっては、触媒を9.8MPaで加圧成形してペ
レットとし、これを破砕して1.4〜2.8mmに粒径を
揃えたものを触媒層に充填した。また、還元剤としては
プロピレン0.5%を含む窒素希釈ガスを使用した。下
記の条件で測定した結果を表1に示す。 模擬ガス条件 温度: 220℃ ガス組成 NO: 1500ppm O2 : 15% CO2: 3% H2O: 5% N2 : バランス 空間速度 触媒Aからなる触媒層10a: 10000h-1 触媒Bからなる触媒層10b: 10000h-1 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 2* 還元剤注入手段14での注入量: 2 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
を説明する。 実施例1 図1に示す脱硝装置に、ディーゼルエンジン排ガスを模
擬したガスをボンベガスを用いて調整して流し、脱硝性
能を評価した。本実施例においては、触媒AとしてSi
O2/Al2O3比50のMFI型ゼオライトに白金を
0.5wt%含有させたものを用いた。また、触媒Bとし
てSiO2/Al2O3比50のMFI型ゼオライトに酸
化銅として5.1wt%含有させたものを用いた。なお、
評価にあたっては、触媒を9.8MPaで加圧成形してペ
レットとし、これを破砕して1.4〜2.8mmに粒径を
揃えたものを触媒層に充填した。また、還元剤としては
プロピレン0.5%を含む窒素希釈ガスを使用した。下
記の条件で測定した結果を表1に示す。 模擬ガス条件 温度: 220℃ ガス組成 NO: 1500ppm O2 : 15% CO2: 3% H2O: 5% N2 : バランス 空間速度 触媒Aからなる触媒層10a: 10000h-1 触媒Bからなる触媒層10b: 10000h-1 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 2* 還元剤注入手段14での注入量: 2 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
【0026】実施例2 図3に示す脱硝装置を用いて、脱硝性能の評価を行っ
た。還元剤の注入量を下記の通り変えた以外は実施例1
と同様にして、脱硝性能を評価した。測定結果を表1に
示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 1* 還元剤注入手段18での注入量: 1 還元剤注入手段14での注入量: 1 還元剤注入手段20での注入量: 1 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
た。還元剤の注入量を下記の通り変えた以外は実施例1
と同様にして、脱硝性能を評価した。測定結果を表1に
示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 1* 還元剤注入手段18での注入量: 1 還元剤注入手段14での注入量: 1 還元剤注入手段20での注入量: 1 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
【0027】実施例3 図5に示す脱硝装置を用いて、脱硝性能の評価を行っ
た。触媒Dを用い、還元剤の注入量を下記の通り変えた
以外は実施例1と同様にして、脱硝性能を評価した。な
お、触媒DとしてSiO2/Al2O3比50のMFI型
ゼオライトに酸化コバルトとして4.2wt%含有させた
ものを用いた。測定結果を表1に示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 2* 還元剤注入手段14での注入量: 2 還元剤注入手段34での注入量: 2 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
た。触媒Dを用い、還元剤の注入量を下記の通り変えた
以外は実施例1と同様にして、脱硝性能を評価した。な
お、触媒DとしてSiO2/Al2O3比50のMFI型
ゼオライトに酸化コバルトとして4.2wt%含有させた
ものを用いた。測定結果を表1に示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 2* 還元剤注入手段14での注入量: 2 還元剤注入手段34での注入量: 2 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
【0028】比較例1 図1に示す脱硝装置を用いて、脱硝性能の評価を行っ
た。還元剤の注入量を下記の通り変えた以外は実施例1
と同様である。測定結果を表1に示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 4* 還元剤注入手段14での注入量: 0 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
た。還元剤の注入量を下記の通り変えた以外は実施例1
と同様である。測定結果を表1に示す。 還元剤注入量 還元剤注入手段12での注入量: 4* 還元剤注入手段14での注入量: 0 *: 入口NOに対する、注入するプロピレンのモル比
【0029】
【表1】
【0030】なお、表1におけるNO濃度、NO2濃度
及びN2O濃度は、いずれも触媒層の出口において測定
した値である。また、脱硝率は、入口のNOとNO2の
合計の濃度に対する、出口におけるNOとNO2の合計
濃度の減少の割合を計算したものである。
及びN2O濃度は、いずれも触媒層の出口において測定
した値である。また、脱硝率は、入口のNOとNO2の
合計の濃度に対する、出口におけるNOとNO2の合計
濃度の減少の割合を計算したものである。
【0031】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 触媒層の排ガスが流入する上流側に低温域で活
性が高い触媒を配置するとともに、触媒層の下流側に行
くほど高温域で活性が高い触媒を直列に配置しているの
で、排ガス温度が下流側の触媒層の活性温度域から逸脱
しないようにして、高い脱硝率を得ることができる。 (2) 各触媒層の排ガス流入側に還元剤注入手段を設
けているので、還元剤が脱硝反応に有効に利用され、酸
素との反応で無駄に消費されず、脱硝率が向上する。 (3) 1種類の触媒からなる触媒層の排ガス流入側に
複数の還元剤注入手段を設ける場合は、還元剤の反応熱
による局所的な温度上昇を防ぐことができ、脱硝率を上
げることができる(図3参照)。 (4) 一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び排ガ
スの温度をもとに、還元剤の注入量を制御する場合は、
より少量の還元剤で効率よく一酸化窒素及び二酸化窒素
を除去することができる。 (5) 触媒層の下流に亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層を設置する場合は、一酸化窒素や二酸
化窒素等から生成した亜酸化窒素を効率よく除去するこ
とができる。 (6) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒層の排ガス流
入側に還元剤注入手段を設ける場合は、亜酸化窒素の除
去をさらに促進することができる。 (7) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、亜酸化窒素の濃度及び排ガスの温度をもとに、還元
剤の注入量を制御する場合は、より少量の還元剤で効率
よく亜酸化窒素を除去することができる。 (8) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び排ガスの
温度をもとに、還元剤の注入量を制御する場合は、より
少量の還元剤で効率よく亜酸化窒素を除去することがで
きる。 (9) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度、亜酸化窒素
の濃度及び排ガスの温度をもとに、還元剤の注入量を制
御する場合は、より少量の還元剤で効率よく亜酸化窒素
を除去することができる。
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 触媒層の排ガスが流入する上流側に低温域で活
性が高い触媒を配置するとともに、触媒層の下流側に行
くほど高温域で活性が高い触媒を直列に配置しているの
で、排ガス温度が下流側の触媒層の活性温度域から逸脱
しないようにして、高い脱硝率を得ることができる。 (2) 各触媒層の排ガス流入側に還元剤注入手段を設
けているので、還元剤が脱硝反応に有効に利用され、酸
素との反応で無駄に消費されず、脱硝率が向上する。 (3) 1種類の触媒からなる触媒層の排ガス流入側に
複数の還元剤注入手段を設ける場合は、還元剤の反応熱
による局所的な温度上昇を防ぐことができ、脱硝率を上
げることができる(図3参照)。 (4) 一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び排ガ
スの温度をもとに、還元剤の注入量を制御する場合は、
より少量の還元剤で効率よく一酸化窒素及び二酸化窒素
を除去することができる。 (5) 触媒層の下流に亜酸化窒素を窒素に還元する反
応に用いる触媒層を設置する場合は、一酸化窒素や二酸
化窒素等から生成した亜酸化窒素を効率よく除去するこ
とができる。 (6) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒層の排ガス流
入側に還元剤注入手段を設ける場合は、亜酸化窒素の除
去をさらに促進することができる。 (7) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、亜酸化窒素の濃度及び排ガスの温度をもとに、還元
剤の注入量を制御する場合は、より少量の還元剤で効率
よく亜酸化窒素を除去することができる。 (8) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び排ガスの
温度をもとに、還元剤の注入量を制御する場合は、より
少量の還元剤で効率よく亜酸化窒素を除去することがで
きる。 (9) 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒を用いる際
に、一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度、亜酸化窒素
の濃度及び排ガスの温度をもとに、還元剤の注入量を制
御する場合は、より少量の還元剤で効率よく亜酸化窒素
を除去することができる。
【図1】本発明の実施の第1形態による脱硝装置の一例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図2】本発明の実施の第1形態による脱硝装置の他の
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
【図3】本発明の実施の第1形態による脱硝装置のさら
に他の例を示す概略構成図である。
に他の例を示す概略構成図である。
【図4】本発明の実施の第2形態による脱硝装置の一例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図5】本発明の実施の第3形態による脱硝装置の一例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図6】本発明の実施の第4形態による脱硝装置の一例
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図7】本発明の実施の第4形態による脱硝装置の他の
例を示す概略構成図である。
例を示す概略構成図である。
【図8】本発明の実施の第4形態による脱硝装置のさら
に他の例を示す概略構成図である。
に他の例を示す概略構成図である。
10 脱硝触媒層 10a 触媒Aからなる触媒層 10b 触媒Bからなる触媒層 10c 触媒Cからなる触媒層 10d 触媒Dからなる触媒層 12、14、16、18、20、34 還元剤注入手段 22 一酸化窒素と二酸化窒素の合計の濃度を計測する
濃度計測手段 24、38 温度計測手段 26 制御手段 28 制御器 30、32、40 流量調節弁 36 亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手段 触媒A 低温域で活性が高い触媒 触媒B 高温域で活性が高い触媒 触媒C 触媒Bより高温域で活性が高い触媒 触媒D 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒
濃度計測手段 24、38 温度計測手段 26 制御手段 28 制御器 30、32、40 流量調節弁 36 亜酸化窒素の濃度を計測する濃度計測手段 触媒A 低温域で活性が高い触媒 触媒B 高温域で活性が高い触媒 触媒C 触媒Bより高温域で活性が高い触媒 触媒D 亜酸化窒素を窒素に還元する触媒
───────────────────────────────────────────────────── 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 23/16 B01J 23/70 A 23/38 F01N 3/10 A 23/70 3/28 J F01N 3/10 B01D 53/34 129B 3/28 53/36 ZAB 102C 102H (72)発明者 石川 勝也 兵庫県明石市川崎町1番1号 川崎重工業 株式会社明石工場内 (72)発明者 山下 尚 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 中山 信義 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川 崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 神社 洋一 神戸市中央区東川崎町3丁目1番1号 川 崎重工業株式会社神戸工場内
Claims (20)
- 【請求項1】 活性温度域が異なる少なくとも2種類の
脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素及びアルコールの少
なくとも1種からなる還元剤をそれぞれの触媒層の排ガ
ス流入側から各触媒層に注入して、燃焼排ガス中の窒素
酸化物を除去する方法であって、 前記触媒層を活性温度域が低い触媒から順に排ガス上流
側より直列に配置し、上流側に配置された低温域で活性
が高い触媒を用いて一酸化窒素及び二酸化窒素を除去
し、ついで、より下流側に配置されたより高温域で活性
が高い触媒を用いて一酸化窒素及び二酸化窒素をさらに
除去することを特徴とする脱硝方法。 - 【請求項2】 脱硝触媒層の排ガス入口における一酸化
窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度を計測して、還
元剤の注入量を制御する請求項1記載の脱硝方法。 - 【請求項3】 脱硝触媒として、Al2O3、SiO2、
ZrO2、TiO2及びゼオライトからなる群より選ばれ
た少なくとも1種の担体に、Pt、Cu、Co、Fe、
Ag、Mn、Ni、Zn及びInからなる群より選ばれ
た少なくとも1種の金属を含有させたものを用いる請求
項1又は2記載の脱硝方法。 - 【請求項4】 還元剤として、炭素数が2〜16の炭化
水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群より
選ばれた少なくとも1種、又は炭素数が2〜16の炭化
水素及び炭素数が1〜16のアルコールからなる群より
選ばれた少なくとも1種を成分として含む液化石油ガス
もしくは燃料油を用いる請求項1、2、3のいずれかに
記載の脱硝方法。 - 【請求項5】 炭素数が2〜16の炭化水素が、炭素数
が2〜6のオレフィン及び炭素数が7〜16の炭化水素
からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項4
記載の脱硝方法。 - 【請求項6】 脱硝触媒層の下流に亜酸化窒素を窒素に
還元する反応に用いる触媒の触媒層を直列に配置して、
排ガス中の亜酸化窒素を除去する請求項1〜5のいずれ
かに記載の脱硝方法。 - 【請求項7】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用い
る触媒層の排ガス流入側から炭化水素及びアルコールの
少なくとも1種からなる還元剤を注入する請求項6記載
の脱硝方法。 - 【請求項8】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用い
る触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の濃度及び
温度を計測して、亜酸化窒素を窒素に還元する還元剤の
注入量を制御する請求項7記載の脱硝方法。 - 【請求項9】 脱硝触媒層の排ガス入口における一酸化
窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度を計測して、そ
れらの値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に還元する
ための各位置の還元剤の注入量を制御する請求項7記載
の脱硝方法。 - 【請求項10】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の濃度及
び温度を計測して、それらの値をもとに亜酸化窒素を効
率よく窒素に還元するための各位置の還元剤の注入量を
制御する請求項7記載の脱硝方法。 - 【請求項11】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒として、Al2O3、SiO2、ZrO2、TiO
2及びゼオライトからなる群より選ばれた少なくとも1
種の担体に、Cu、Co、Rh、Ca及びSnからなる
群より選ばれた少なくとも1種の金属を含有させたもの
を用いる請求項6〜10のいずれかに記載の脱硝方法。 - 【請求項12】 亜酸化窒素を窒素に還元する還元剤と
して、炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が1〜1
6のアルコールからなる群より選ばれた少なくとも1
種、又は炭素数が2〜16の炭化水素及び炭素数が1〜
16のアルコールからなる群より選ばれた少なくとも1
種を成分として含む液化石油ガスもしくは燃料油を用い
る請求項7〜11のいずれかに記載の脱硝方法。 - 【請求項13】 炭素数が2〜16の炭化水素が、炭素
数が2〜6のオレフィン及び炭素数が7〜16の炭化水
素からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項
12記載の脱硝方法。 - 【請求項14】 活性温度域が異なる少なくとも2種類
の脱硝触媒の触媒層を用い、炭化水素及びアルコールの
少なくとも1種を還元剤として、燃焼排ガス中の窒素酸
化物を除去する装置であって、 触媒層の排ガスが流入する上流側に低温域で活性が高い
触媒を配置するとともに、触媒層の下流側に行くほど高
温域で活性が高い触媒を直列に配置してなり、かつ、各
触媒層の排ガス流入側に還元剤注入手段を設けてなるこ
とを特徴とする脱硝装置。 - 【請求項15】 脱硝触媒層の排ガス入口における一酸
化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度を計測する計
測手段を取り付けるとともに、計測された値をもとに還
元剤の注入量を演算・制御する制御手段を設けてなる請
求項14記載の脱硝装置。 - 【請求項16】 脱硝触媒層における脱硝触媒の下流に
亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用いる触媒の触媒層
を直列に配置してなる請求項14又は15記載の脱硝装
置。 - 【請求項17】 脱硝触媒層における亜酸化窒素を窒素
に還元する反応に用いる触媒層の排ガス流入側に、炭化
水素及びアルコールの少なくとも1種からなる還元剤の
注入手段を設けてなる請求項16記載の脱硝装置。 - 【請求項18】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒の排ガス流入側における亜酸化窒素の濃度及び
温度を計測する計測手段を取り付けるとともに、計測さ
れた値をもとに亜酸化窒素を窒素に還元する還元剤の注
入量を演算・制御する制御手段を設けてなる請求項17
記載の脱硝装置。 - 【請求項19】 脱硝触媒層の排ガス入口における一酸
化窒素と二酸化窒素の合計の濃度及び温度を計測する計
測手段を取り付けるとともに、計測された値をもとに亜
酸化窒素を効率よく窒素に還元するための各位置の還元
剤の注入量を演算・制御する制御手段を設けてなる請求
項17記載の脱硝装置。 - 【請求項20】 亜酸化窒素を窒素に還元する反応に用
いる触媒層の排ガス流入側における亜酸化窒素の濃度及
び温度を計測する計測手段を取り付けるとともに、計測
された値をもとに亜酸化窒素を効率よく窒素に還元する
ための各位置の還元剤の注入量を演算・制御する制御手
段を設けてなる請求項17記載の脱硝装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8195472A JPH1015355A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 脱硝方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8195472A JPH1015355A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 脱硝方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1015355A true JPH1015355A (ja) | 1998-01-20 |
Family
ID=16341660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8195472A Pending JPH1015355A (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 脱硝方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1015355A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025695A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Kocat Inc | Cleaning apparatus of no2 visible gas from stationary sources |
| JP2008255899A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Toyota Motor Corp | アンモニア酸化触媒におけるn2o生成量推定方法および内燃機関の排気浄化システム |
| WO2010073956A1 (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-01 | Tanakaホールディングス株式会社 | 触媒及び排ガス浄化方法 |
| JP2012092690A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hino Motors Ltd | 内燃機関の排気処理装置 |
| CN105854541A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-17 | 武汉理工大学 | 一种吸附氧化结合液相吸收还原脱除氮氧化物的方法 |
| JP2019516221A (ja) * | 2016-04-22 | 2019-06-13 | フュエルセル エナジー, インコーポレイテッドFuelcell Energy, Inc. | 燃料電池システム用の排ガス汚染物質のインサイチュ・モニタリング |
| WO2020241379A1 (ja) * | 2019-05-24 | 2020-12-03 | 日立造船株式会社 | 焼却施設 |
| CN114849471A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-05 | 南京中电环保科技有限公司 | 一种应用于玻璃纤维窑炉废气治理的HTr-3SO联合脱硝系统 |
-
1996
- 1996-07-05 JP JP8195472A patent/JPH1015355A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025695A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Kocat Inc | Cleaning apparatus of no2 visible gas from stationary sources |
| JP2008255899A (ja) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Toyota Motor Corp | アンモニア酸化触媒におけるn2o生成量推定方法および内燃機関の排気浄化システム |
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| JP2010149097A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-08 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 触媒及び排ガス浄化方法 |
| CN101980779A (zh) * | 2008-12-26 | 2011-02-23 | 田中贵金属工业株式会社 | 催化剂及废气净化方法 |
| JP2012092690A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hino Motors Ltd | 内燃機関の排気処理装置 |
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| CN105854541A (zh) * | 2016-05-20 | 2016-08-17 | 武汉理工大学 | 一种吸附氧化结合液相吸收还原脱除氮氧化物的方法 |
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| CN114849471A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-08-05 | 南京中电环保科技有限公司 | 一种应用于玻璃纤维窑炉废气治理的HTr-3SO联合脱硝系统 |
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