JPH10156144A - 排ガス浄化触媒 - Google Patents
排ガス浄化触媒Info
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- JPH10156144A JPH10156144A JP9074915A JP7491597A JPH10156144A JP H10156144 A JPH10156144 A JP H10156144A JP 9074915 A JP9074915 A JP 9074915A JP 7491597 A JP7491597 A JP 7491597A JP H10156144 A JPH10156144 A JP H10156144A
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- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
Abstract
減できる方法の提供。 【解決手段】 排ガスを、白金イオン交換ゼオライトに
接触させた後、白金以外から選択される特定の元素のイ
オンで交換されたゼオライト又はアルミナに接触させる
前に、炭化水素、軽油等の還元剤を添加する。排気管路
4内に、排ガスの流れに対して、上流側に白金イオン交
換ゼオライトからなる第1触媒2を配設し、下流側に白
金以外から選択される特定の元素のイオンで交換された
ゼオライト又はアルミナからなる第2触媒3を配設し、
また、第1触媒と第2触媒の間に、還元剤の注入手段7
を設けた装置により具体化できる。
Description
有する排ガス、特に、ディーゼルエンジンからの排ガス
の浄化の方法及び装置に関する。より詳細には、本発明
は、排ガスに含まれる窒素酸化物を高効率で低減できる
方法及び装置に関する。
る窒素酸化物を低減するために、遷移金属をイオン交換
してなるゼオライトを触媒として用い、排ガス中の酸素
との理論反応量未満の量の還元剤を添加して窒素酸化物
を低減する方法が提案されている(特開昭63−283
727号公報)。しかしながら、この方法では、触媒の
最適活性温度が400〜600℃と高いためエンジンの
始動時など排ガスが200〜400℃の低温度域にある
場合には窒素酸化物の低減率がかなり低い。
い温度域にわたって排ガスに含まれる窒素酸化物を高効
率で低減できる方法及び装置を提供することを目的とす
る。
研究の結果、排ガスを白金イオン交換ゼオライトに接触
させた後、更にインジウム、ガリウム、銅、コバルト、
ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バ
リウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からな
る群から選択された元素のイオンで交換されたゼオライ
ト又はアルミナに接触させることにより、驚くべきこと
に、還元剤が排ガス中の酸素との理論反応量未満の量だ
けしか存在しなくとも、広い温度域にわたって、窒素酸
化物を高効率で低減できることを見いだし、本発明の排
ガスの浄化方法を提案するに至った。
ス浄化触媒として、白金イオン交換ゼオライトと、イン
ジウム、ガリウム、銅、コバルト、ナトリウム、カリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガン、
鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からなる群から選択された
元素のイオンで交換されたゼオライト又はアルミナとを
用い、まず、白金イオン交換ゼオライト(以下、「第1
触媒」と表す)に排ガスを接触させた後、排ガスをイン
ジウム、ガリウム、銅、コバルト、ナトリウム、カリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガン、
鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からなる群から選択された
元素のイオンで交換されたゼオライト又はアルミナ(以
下、「第2触媒」と表す)に接触させることを特徴とす
る。好ましくは、排ガスを、白金イオン交換ゼオライト
に接触させた後、インジウム、ガリウム、銅、コバル
ト、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素
からなる群から選択された元素のイオンで交換されたゼ
オライト又はアルミナに接触させる前に、還元剤を添加
する。
の有するイオン交換基を白金イオンと置換させることに
より調製されたゼオライトである。
式: xM2/nO・Al2O3・ySiO2・zH2O (但し、nは陽イオンMの原子価、xは0.8〜1.2
の範囲の数、yは2以上の数、zは0以上の数である)
で表される化学組成を有する結晶性のアルミノシリケー
トである。天然物だけでなく、種々の合成品が知られて
いるが、本発明では、いずれのゼオライトも用いること
ができる。シリカ/アルミナのモル比は10以上が好ま
しい。フェリエライト、Y型、モルデナイト、ZSM−
5、ZSM−11等が典型的なものである。好ましいゼ
オライトは、ZSM−5である。ゼオライトはこのまま
用いてもよいが、NH4型又はH型としてもよい。更
に、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の陽イオンを含
んでいてもよい。構造としては、結晶内部で次元又は三
次元チャネルを有するものが好ましい。
ば、白金イオンを含む溶液にゼオライトを浸漬し、20
〜100℃で数時間〜数十時間撹拌する。白金イオン
は、例えば、ジニトロジアミノ白金等の形態で供給でき
る。ゼオライトに含まれる白金イオンの量は、ゼオライ
トに対して、0.1〜5wt%(Pt)の範囲にあるの
が好ましい。イオン交換した後は、生成されたスラリー
を固液分離し、ゼオライトケーキをイオン交換水(好ま
しくは純水)で洗浄した後、大気中100〜150℃で
2〜3時間にわたって乾燥する。なお、ゼオライトケー
キを再び白金イオンを含む溶液に浸漬させるイオン交換
操作は繰り返して行ってもよい。完成触媒として排気管
路に配設する前に、活性化処理として焼成を、好ましく
は、400〜600℃で3〜5時間にわたって行う。雰
囲気は、酸化性でも、還元性でも、不活性でもよい。
て、粉砕して粉体として用いても、更にバインダーを加
えて、一定の形状(例えば、ペレット)に成形しても、
また、ハニカム状などの耐火性基材上(例えば、コージ
ェライト製)に塗布してもよい。
リウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガ
ン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からなる群から選択さ
れた元素(以下、「M」で表す)のイオンで交換された
ゼオライト又はアルミナである。
いることができる。また、インジウム、ガリウム、銅、
コバルト、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カル
シウム、バリウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び
水素の各イオンの交換操作及び触媒調製操作も、第1触
媒の調製の場合と同様にして実施できる。
ウム(In(NO3)3)、塩化インジウム(InC
l3)の形態で供給できる。ガリウムイオンは、例え
ば、硝酸ガリウム(Ga(NO3)3)、塩化ガリウム
(GaCl3)、硫酸ガリウム(Ga2(SO4)3)の形
態で供給できる。銅イオンは、例えば、硝酸銅(Cu
(NO3)2)、酢酸銅(Cu(CH3COO)2)、硫酸
銅(CuSO4)の形態で供給できる。コバルトイオン
は、例えば、硝酸コバルト(Co(NO3)2)、酢酸コ
バルト(Co(CH3COO)3)の形態で供給できる。
ナトリウムイオンは、例えば、硝酸ナトリウム、塩化ナ
トリウム、硫酸ナトリウムの形態で供給できる。カリウ
ムイオンは、例えば、硝酸カリウム、塩化カリウムの形
態で供給できる。マグネシウムイオンは、例えば、硝酸
マグネシウム、硫酸マグネシウムの形態で供給できる。
カルシウムイオンは、例えば、硝酸カルシウム、塩化カ
ルシウムの形態で供給できる。バリウムイオンは、例え
ば硝酸バリウム、水酸化バリウムの形態で供給できる。
マンガンは、例えば、硝酸マンガン、硫酸マンガンの形
態で供給できる。鉄イオンは、例えば、硝酸鉄、硫酸鉄
(II)の形態で供給できる。ニッケルイオンは、例え
ば、硝酸ニッケル、硫酸ニッケルの形態で供給できる。
亜鉛イオンは、例えば、硝酸亜鉛、硫酸亜鉛の形態で供
給できる。ゼオライトに含まれるMイオンの量は、ゼオ
ライトに対して、1〜6wt%の範囲にあるのが好まし
い。
が、好ましくは、炭化水素である。炭化水素からなる還
元剤に関しては、気体状のものとして、メタン、エタ
ン、エチレン、プロパン、プロピレン、ブタン、ブチレ
ン、ブテン、アセチレン、イソプレン等が、液体状のも
のとしては、ペンタン、ヘキサン、オクサン、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、重油、軽油等の鉱油系を用いることがで
きる。これらは、単独で用いても併用してもよい。本発
明の方法は、ディーゼルエンジンからの排ガスを浄化す
る際には軽油を用いることができるので有利である。
不完全燃焼物、即ち、炭化水素類やパティキュレート類
が含まれているが、これらも還元剤として有効である。
従って、還元剤は必ずしも外部から添加する必要はな
い。しかしながら、通常は、第1触媒を通過した排ガス
に対して還元剤を添加した上で第2触媒に接触させる
と、窒素酸化物の低減率がかなり上昇する。
の種類によって異なるが、通常、窒素酸化物の排出重量
に対して1〜4倍である。
に、排ガスの流れに対して、上流側に白金イオン交換ゼ
オライトからなる第1触媒を配設し、下流側にインジウ
ム、ガリウム、銅、コバルト、ナトリウム、カリウム、
マグネシウム、カルシウム、バリウム、マンガン、鉄、
ニッケル、亜鉛及び水素からなる群から選択された元素
のイオンで交換されたゼオライト又はアルミナからなる
第2触媒を配設する。また、好ましい実施の形態では、
第1触媒と第2触媒の間に、排気管路と連通しその内部
に還元剤を注入するための還元剤注入手段を設ける。
に、具体的には排気マニフォールド5と排気マフラー6
との間に、エンジン9から出た排気ガスの流れに対して
上流から、順次、ケーシングのような外筒に収容された
形態で、第1触媒(粉体状)2、第2触媒(粉体状)3
とからなる排気ガス浄化装置1を配設し、更に、排気管
路4と第1触媒2と第2触媒3の間で連通しその内部に
還元剤(気体状)を注入するための還元剤注入手段7を
配設する。還元剤は、ポンプ8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から、排気
管路4内に供給される。
ゼオライトは、それぞれの量が1:1の割合となるよう
配設するのが好ましい。
なる上流側触媒と;インジウム、ガリウム、銅、コバル
ト、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウ
ム、バリウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素
からなる群から選択された元素のイオンで交換されたゼ
オライト又はアルミナからなる下流側触媒と;を組合せ
てなる排ガス浄化用触媒系をも提供する。
g)を水(100ml)に溶解してなる溶液中に、ゼオ
ライト(ZSM−5、SiO2/Al2O3=30、20
g)を浸漬させ、80℃に保ちながら、2日間にわたっ
て十分に撹拌して、ゼオライトのイオン交換基を白金イ
オンで置換させた。その後、得られたスラリーを純粋で
洗浄後、固液分離し、得られたゼオライトケーキを、大
気中100℃で2時間にわたって乾燥し、続いて、大気
中500℃で5時間にわたって焼成した。その後、焼成
物を粉砕し、粒度が150メッシュ〜100メッシュの
粉体とした。白金の含有量は、1.5wt%であった。
てなる溶液中に、ゼオライト(ZSM−5、SiO2/
Al2O3=30、20g)を浸漬させ、60℃に保ちな
がら、2日間にわたって十分に撹拌して、ゼオライトの
イオン交換基をガリウムイオンで置換させた。その後、
得られたスラリーを純粋で洗浄後、固液分離し、得られ
たゼオライトケーキを、大気中100℃で2時間にわた
って乾燥し、続いて、大気中500℃で5時間にわたっ
て焼成した。その後、焼成物を粉砕し、粒度が150〜
100メッシュの粉体触媒とした。
を用いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合
と同様に処理して、粉体触媒を作製した。インジウムイ
オンの含有量は3wt%であった。
外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同様に処
理して、粉体触媒を作製した。銅イオンの含有量は3.
8wt%であった。
いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同
様に処理して、粉体触媒を作製した。コバルトイオンの
含有量は3.5wt%であった。
は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同様に処理
して、粉体触媒を作製した。
用いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と
同様に処理して、粉体触媒を作製した。ナトリウムイオ
ンの含有量は2.1wt%であった。
いた以外は、ガリウムイオン交換触媒を作製した。カリ
ウムイオンの含有量は1.9wt%であった。
を用いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合
と同様に処理して、粉体触媒を作製した。マグネシウム
イオンの含有量は2.0wt%であった。
用いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と
同様に処理して、粉体触媒を作製した。カルシウムイオ
ンの含有量は1.9wt%であった。
いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同
様に処理して、粉体触媒を作製した。バリウムイオンの
含有量は2.0wt%であった。
いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同
様に処理して、粉体触媒を作製した。マンガンイオンの
含有量は2.1wt%であった。
外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同様に処
理して、粉体触媒を作製した。鉄イオンの含有量は2.
0wt%であった。
いた以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同
様に処理して、粉体触媒を作製した。ニッケルイオンの
含有量は2.0wt%であった。
以外は、ガリウムイオン交換触媒の作製の場合と同様に
処理して、粉体触媒を作製した。亜鉛イオンの含有量は
2.0wt%であった。
お、反応管1には第1触媒が、反応管2には第2触媒が
配設されている。なお、比較例の装置として、第1触媒
の配設していない装置を別に構成した。
下で排ガスを上記の排ガス浄化装置に流通させて、窒素
酸化物の低減率を測定した。 ガスの化学組成 NO: 1000ppm C2H4: 1000ppm O2: 5% He: 残部 空間速度(GHSV) 18,000hr-1
使用した場合の、種々の排ガス温度における窒素酸化物
の低減率の変化を示した図である。図3中、Pt&G
a、Pt&In、Pt&Cu、Pt&Co、Pt&H
は、第1触媒が白金イオン交換ゼオライト触媒で、第2
触媒が、それぞれ、ガリウムイオン交換ゼオライト触
媒、インジウムイオン交換ゼオライト触媒、銅イオン交
換ゼオライト触媒、コバルトイオン交換ゼオライト触
媒、水素イオン交換ゼオライト触媒を指す。図4は、比
較例として、第2触媒のみを配設した排ガス浄化装置を
使用した場合の窒素酸化物の低減率の変化を示した図で
あり、図4中、Ga、In、Cu、Co、Hは、図3と
同様に触媒を指す。図3及び図4中、横軸は、排ガスの
触媒入口温度を表す。
ス温度における窒素酸化物の低減率の変化を示した図で
ある。図5中、Pt&Mn、Pt&Ni、Pt&Zn、
Pt&Fe、Pt&Na、Pt&Mg、Pt&Ba、P
t&Ca、Pt&Kは、第1触媒が白金イオン交換ゼオ
ライト触媒で、第2触媒が、それぞれ、マンガンイオン
交換ゼオライト触媒、ニッケルイオン交換ゼオライト触
媒、亜鉛イオン交換ゼオライト触媒、鉄イオン交換ゼオ
ライト触媒、ナトリウムイオン交換ゼオライト触媒、マ
グネシウムイオン交換ゼオライト触媒、バリウムイオン
交換ゼオライト触媒、カルシウムイオン交換ゼオライト
触媒、カリウムをイオン交換ゼオライト触媒指す。
設した排ガス浄化装置を使用した場合の窒素酸化物の低
減率の変化を示した図であり、図6中、Mn、Ni、Z
n、Fe、Na、Mg、Ba、Ca、Kは、図5と同様
に触媒を指す。図5及び図6中、横軸は、排ガスの触媒
入口温度を表す。
ると、第1触媒を配設した場合には、配設しなかった場
合に比べて、窒素酸化物の還元率が向上したことが分か
る。特に、触媒入口における排ガスの温度が200〜4
00℃という低温度域にあるときに、窒素酸化物の還元
率が劇的に向上したことが分かる。
〜400℃という低温度域にあるときでも、排ガスに含
まれる窒素酸化物をそのまま大気中に放出することが阻
止できる。
置の概略図である。
(図1)を使用した場合の窒素酸化物の還元率の変化を
示した図である。
浄化装置を使用した場合の窒素酸化物の還元率の変化を
示した図である。
(図1)を使用した場合の窒素酸化物の還元率の変化を
示した図である。
浄化装置を使用した場合の窒素酸化物の還元率の変化を
示した図である。
ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バ
リウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からな
る群から選択された元素のイオンで交換されたゼオライ
ト又はアルミナ) 4:排気管路、5:排気マニフォールド、6:排気マフ
ラー 7:還元剤注入手段、8:ポンプ、9:エンジン
Claims (5)
- 【請求項1】 排ガスを、白金イオン交換ゼオライトに
接触させた後、インジウム、ガリウム、銅、コバルト、
ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バ
リウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からな
る群から選択された元素のイオンで交換されたゼオライ
ト又はアルミナに接触させることを特徴とする排ガス浄
化方法。 - 【請求項2】 排ガスを、白金イオン交換ゼオライトに
接触させた後、インジウム、ガリウム、銅、コバルト、
ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バ
リウム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からな
る群から選択された元素のイオンで交換されたゼオライ
ト又はアルミナに接触させる前に、還元剤を添加するこ
とを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 還元剤として炭化水素、ガソリン、灯
油、軽油を用い、ディーゼルエンジンからの排ガスの処
理に利用する請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 白金イオン交換ゼオライトからなる上流
側触媒と;インジウム、ガリウム、銅、コバルト、ナト
リウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウ
ム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からなる群
から選択された元素のイオンで交換されたゼオライト又
はアルミナからなる下流側触媒と;を組合せてなる排ガ
ス浄化用触媒系。 - 【請求項5】 排気管路の内部に、排ガスの流れ方向に
対して、上流側から、順次、白金イオン交換ゼオライト
触媒と、インジウム、ガリウム、銅、コバルト、ナトリ
ウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウ
ム、マンガン、鉄、ニッケル、亜鉛及び水素からなる群
から選択された元素のイオンで交換されたゼオライト触
媒又はアルミナとを配設し、且つ、両触媒の間で排気管
路と連通しその内部に還元剤を注入するための還元剤注
入手段を設けたことを特徴とする排ガス浄化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07491597A JP4291421B2 (ja) | 1996-10-04 | 1997-03-27 | 排ガス浄化触媒 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-264255 | 1996-10-04 | ||
JP26425596 | 1996-10-04 | ||
JP07491597A JP4291421B2 (ja) | 1996-10-04 | 1997-03-27 | 排ガス浄化触媒 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH10156144A true JPH10156144A (ja) | 1998-06-16 |
JP4291421B2 JP4291421B2 (ja) | 2009-07-08 |
Family
ID=26416077
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07491597A Expired - Lifetime JP4291421B2 (ja) | 1996-10-04 | 1997-03-27 | 排ガス浄化触媒 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP4291421B2 (ja) |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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