JPH10323541A - Purifying material of exhaust gas for lean burn apparatus and method for purifying exhaust gas - Google Patents

Purifying material of exhaust gas for lean burn apparatus and method for purifying exhaust gas

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JPH10323541A
JPH10323541A JP9154539A JP15453997A JPH10323541A JP H10323541 A JPH10323541 A JP H10323541A JP 9154539 A JP9154539 A JP 9154539A JP 15453997 A JP15453997 A JP 15453997A JP H10323541 A JPH10323541 A JP H10323541A
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JP
Japan
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exhaust gas
catalyst
purifying material
gas purifying
silver
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Application number
JP9154539A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyohide Yoshida
清英 吉田
Satoshi Kadoya
聡 角屋
Masataka Furuyama
雅孝 古山
Ken Nishiya
憲 西屋
Shigeo Satokawa
重夫 里川
Kenichi Yamazeki
憲一 山関
Fumiyuki Hoshi
文之 星
Hiroshi Uchida
洋 内田
Masahiro Yahagi
正博 矢作
Hideyasu Yokota
英靖 横田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Riken Corp
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Riken Corp
Tokyo Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a purifying material of exhaust gas with which oxidation of a reducing agent can be suppressed to the min. and nitrogen oxides can be effectively removed in a wide temp. range by forming a catalyst layer having a specified proportion of silver to cover a noble metal catalyst such as platinum. SOLUTION: The purifying material of exhaust gas is used to reduce and remove nitrogen oxides included in exhaust gas. The purifying material is produced by using a first catalyst and a second catalyst in such a manner that the first catalyst layer covers the upper face of the second catalyst. The first catalyst is prepared by depositing one or more kinds of elements and/or compds. of silver and silver compds. by 0.2 to 15 wt.% on a porous inorg. oxide. The second catalyst is prepared by depositing one noble metal element such as Pt and Pd by 0.001 to 5 wt.% on a porous inorg. oxide. In the purifying process of exhaust gas, the purifying material of exhaust gas is disposed in the conduit of the exhaust gas so as to bring the exhaust gas into contact with the purifying material at 300 to 600 deg.C. Thus, nitrogen oxides are removed by the reaction with residual hydrocarbons and/or oxygen-contg. org. compds. in the exhaust gas.

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】本発明は窒素酸化物と過剰の
酸素を含む燃焼排ガスから、窒素酸化物を効果的に還元
除去することのできる排ガス浄化材及びそれを用いた浄
化方法に関する。
The present invention relates to an exhaust gas purifying material capable of effectively reducing and removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing nitrogen oxides and excess oxygen, and a purification method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】コージ
ェネレーションシステム用ガスエンジン、ガスタービン
等から排出される各種の燃焼排ガス中には、過剰の酸素
とともに一酸化窒素、二酸化窒素等の窒素酸化物(一般
にNOx と呼ばれる)が含まれている。ここで、「過剰の
酸素を含む」とは、その排ガス中に含まれる一酸化炭
素、水素、炭化水素等の未燃焼成分を燃焼するのに必要
な理論酸素量より多い酸素を含むことを意味する。ま
た、以下における窒素酸化物とは一酸化窒素及び/又は
二酸化窒素を指す。
2. Description of the Related Art Various combustion exhaust gases discharged from gas engines, gas turbines and the like for cogeneration systems contain nitrogen oxides such as nitric oxide and nitrogen dioxide together with excess oxygen. (Commonly referred to as NOx). Here, "containing excess oxygen" means that the exhaust gas contains more oxygen than the theoretical amount of oxygen necessary to burn unburned components such as carbon monoxide, hydrogen, and hydrocarbons. I do. In the following, nitrogen oxide refers to nitric oxide and / or nitrogen dioxide.

【0003】この窒素酸化物は酸性雨の原因の一つとさ
れ、環境上の大きな問題となっている。そのため、各種
燃焼機器が排出する排ガス中の窒素酸化物を除去するさ
まざまな方法が検討されている。
[0003] This nitrogen oxide is one of the causes of acid rain and is a major environmental problem. Therefore, various methods for removing nitrogen oxides in exhaust gas discharged from various combustion equipments are being studied.

【0004】過剰の酸素を含む燃焼排ガスから窒素酸化
物を除去する方法として、水素、一酸化炭素、炭化水素
等のガスを還元剤として用い、窒素酸化物を還元する非
選択的接触還元法があるが、この方法では、効果的な窒
素酸化物の低減除去を実行するためには排ガス中の酸素
との理論反応量以上の還元剤を添加しなければならず、
還元剤を多量に消費する欠点がある。このため非選択的
接触還元法は、実際上は、理論空燃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
性に乏しく実際的でない。また、効果的な窒素酸化物除
去は狭い温度領域でしか得られない。
As a method for removing nitrogen oxides from a combustion exhaust gas containing excess oxygen, a non-selective catalytic reduction method for reducing nitrogen oxides using a gas such as hydrogen, carbon monoxide, or a hydrocarbon as a reducing agent is known. However, in this method, in order to effectively reduce and remove nitrogen oxides, it is necessary to add a reducing agent in an amount equal to or more than a theoretical reaction amount with oxygen in exhaust gas,
There is a disadvantage that a large amount of the reducing agent is consumed. For this reason, the non-selective catalytic reduction method is practically effective only for exhaust gas having a low residual oxygen concentration burned near the stoichiometric air-fuel ratio, and is not practical because of poor versatility. In addition, effective nitrogen oxide removal can be obtained only in a narrow temperature range.

【0005】そこで、アルミナなどの無機酸化物に銀を
担持してなる排ガス浄化材を用い、排ガス中にアルコー
ルを還元剤として添加し、窒素酸化物を除去する方法が
提案された(特開平6-327974号)。また、排ガス流入側
に銀触媒層、流出側に銅系触媒層をそれぞれ設けた排ガ
ス浄化材が開示され(特開平6-190280号) 、排ガス400
℃前後において高い窒素酸化物除去性能を示している。
しかしながら、広い排ガス温度範囲、特に低温領域にお
ける窒素酸化物除去率がまだ十分ではない。また、外部
から還元剤を添加するのは実用的ではない。
Therefore, a method of removing nitrogen oxides by using an exhaust gas purifying material in which silver is supported on an inorganic oxide such as alumina and adding alcohol as a reducing agent to the exhaust gas has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6 (1994)). -327974). Also disclosed is an exhaust gas purifying material having a silver catalyst layer on the exhaust gas inflow side and a copper catalyst layer on the outflow side (JP-A-6-190280).
It shows high nitrogen oxide removal performance at around ° C.
However, the nitrogen oxide removal rate in a wide exhaust gas temperature range, particularly in a low temperature range, is not yet sufficient. It is not practical to add a reducing agent from the outside.

【0006】最近、担体上に白金系触媒層を設けた後、
その上面にさらに銀系触媒層を設けてなる二層構造の排
気ガス用浄化触媒(特開平6-262075号)、或いは白金
層、Ce層、Rh層、銀層の四層からなる排ガス浄化用
触媒(特開平9-925 号) が提案された。これら層状触媒
を用いることにより、排ガス400 ℃前後において高い窒
素酸化物除去性能を示している。しかしながら、窒素酸
化物濃度が500ppm以下の排ガスに対して除去性能
が著しく低下する問題がある。また、低温領域における
窒素酸化物の除去性能が十分ではない。
Recently, after providing a platinum-based catalyst layer on a carrier,
A purification catalyst for exhaust gas having a two-layer structure in which a silver-based catalyst layer is further provided on the upper surface (JP-A-6-262075), or an exhaust gas purification catalyst composed of a platinum layer, a Ce layer, a Rh layer, and a silver layer A catalyst (JP-A-9-925) has been proposed. By using these layered catalysts, a high nitrogen oxide removal performance is exhibited at around 400 ° C. in exhaust gas. However, there is a problem that the removal performance of the exhaust gas having a nitrogen oxide concentration of 500 ppm or less is significantly reduced. Further, the performance of removing nitrogen oxides in a low temperature region is not sufficient.

【0007】また、希薄燃焼ガスエンジンの特有の問題
として、排ガスの温度が主に400℃前後と低く、さら
に窒素酸化物濃度は低いため、従来の触媒では除去率が
十分ではない。
Further, as a problem peculiar to the lean burn gas engine, since the temperature of the exhaust gas is low, mainly around 400 ° C., and the nitrogen oxide concentration is low, the removal rate of the conventional catalyst is not sufficient.

【0008】したがって、本発明の目的は、ガス燃料燃
焼機器からの燃焼排ガスで、窒素酸化物及び一酸化炭
素、炭化水素等の未燃焼、部分燃焼分に対する理論反応
量以上の酸素を含有する燃焼排ガスから、排ガス中の残
留炭化水素及び/又は含酸素有機化合物を還元剤として
効率良く窒素酸化物を除去することができる排ガス浄化
材及び排ガス浄化方法を提供することである。
[0008] Accordingly, an object of the present invention is to provide a combustion exhaust gas from a gas-fueled combustion apparatus, which is a combustion exhaust gas containing unreacted nitrogen oxides, carbon monoxide, hydrocarbons, etc., and oxygen in excess of a stoichiometric amount with respect to a partial combustion component. An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying material and an exhaust gas purifying method capable of efficiently removing nitrogen oxides from exhaust gas by using residual hydrocarbons and / or oxygen-containing organic compounds in the exhaust gas as a reducing agent.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、排ガスが銀触媒より先に白金触媒
に接触すると、排ガス中の残留炭化水素等の還元剤が酸
化されてしまうことを突き止め、白金等の貴金属系触媒
上に特定の割合の銀触媒層を設けることにより、還元剤
の酸化を最小限に押さえ、広い温度領域、特に400 ℃未
満の低温領域での窒素酸化物を効果的に除去することが
できることを発見し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems In view of the above problems, as a result of intensive research, the present inventors have found that when exhaust gas comes into contact with a platinum catalyst prior to a silver catalyst, a reducing agent such as residual hydrocarbons in the exhaust gas is oxidized. By providing a specific ratio of silver catalyst layer on a precious metal catalyst such as platinum, the oxidation of the reducing agent is minimized and nitrogen oxidation in a wide temperature range, especially in a low temperature range below 400 ° C. The inventors have found that objects can be effectively removed, and completed the present invention.

【0010】すなわち、ガス燃料を用いる希薄燃焼機器
から排出される酸素過剰な排ガス中に含まれる窒素酸化
物を還元除去する本発明の排ガス浄化材は、(a) 多孔質
の無機酸化物に銀及び銀化合物からなる群より選ばれる
一種以上の元素及び/又は化合物0.2〜15重量%
(金属元素換算値)を担持してなる第一の触媒と、(b)
多孔質の無機酸化物にPt、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuからな
る群より選ばれた少なくとも一種の貴金属元素0.00
1〜5重量%(金属元素換算値)とを担持してなる第二
の触媒とからなり、前記第一の触媒層が前記第二の触媒
の上面を覆うように形成されていることを特徴とする。
That is, the exhaust gas purifying material of the present invention for reducing and removing nitrogen oxides contained in an oxygen-excess exhaust gas discharged from a lean burn device using a gas fuel comprises: (a) a porous inorganic oxide containing silver And at least one element and / or compound selected from the group consisting of:
(B) a first catalyst supporting (a metal element conversion value);
At least one noble metal element selected from the group consisting of Pt, Pd, Ru, Rh, Ir and Au in the porous inorganic oxide 0.00
A second catalyst supporting 1 to 5% by weight (in terms of a metal element), wherein the first catalyst layer is formed so as to cover an upper surface of the second catalyst. And

【0011】また、ガス燃料を用いる希薄燃焼機器から
排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元除去す
る本発明の排ガス浄化方法は、前記排ガス浄化材を排ガ
ス導管の途中に設置し、排ガスを300〜600℃にお
いて前記浄化材に接触させ、もって前記窒素酸化物と排
ガス中の残留炭化水素及び/又は含酸素有機化合物とを
反応させて前記窒素酸化物を除去することを特徴とす
る。
Further, in the exhaust gas purifying method of the present invention for reducing and removing nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from a lean burn device using a gas fuel, the exhaust gas purifying material is provided in the middle of an exhaust gas conduit. At 300 to 600 ° C. to remove the nitrogen oxides by reacting the nitrogen oxides with residual hydrocarbons and / or oxygen-containing organic compounds in the exhaust gas.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明では、液化石油ガス、都市
ガス、液化天然ガスのいずれかを燃料とする燃焼機器か
らの排ガスを排ガス浄化材に接触させ、排ガス中に残留
炭化水素及び/又は含酸素有機化合物と排ガス中の窒素
酸化物とを反応させて窒素酸化物を除去する。なお、前
記燃焼機器は希薄燃焼方式ガスエンジン又はガスタービ
ンのいずれかである。以下、本発明を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, exhaust gas from a combustion device using any of liquefied petroleum gas, city gas and liquefied natural gas as fuel is brought into contact with an exhaust gas purifying material, and residual hydrocarbons and / or The nitrogen-oxide is removed by reacting the oxygen-containing organic compound with the nitrogen oxide in the exhaust gas. The combustion device is either a lean-burn gas engine or a gas turbine. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0013】[1]排ガス浄化材 (1)排ガス浄化材の構成 本発明の排ガス浄化材は、後述の第一の触媒と第二の触
媒とからなる。第一の触媒である銀系触媒が第二の触媒
である貴金属系触媒の上面を覆うように層状に形成され
ている。貴金属系触媒を銀触媒で覆うことにより、排ガ
ス中の残留炭化水素等の還元剤がまず銀触媒に接触して
還元剤として作用するので、酸素過剰な燃焼排ガスでも
効果的な窒素酸化物除去を行うことができる。
[1] Exhaust gas purifying material (1) Structure of exhaust gas purifying material The exhaust gas purifying material of the present invention comprises a first catalyst and a second catalyst described later. A silver-based catalyst as a first catalyst is formed in a layer so as to cover an upper surface of a noble metal-based catalyst as a second catalyst. By covering the noble metal-based catalyst with the silver catalyst, the reducing agent such as residual hydrocarbons in the exhaust gas first contacts the silver catalyst and acts as a reducing agent. It can be carried out.

【0014】(a) 本発明の排ガス浄化材の第一の好まし
い形態は、第一の触媒である銀系触媒が第二の触媒であ
る貴金属系触媒を覆うように形成し、かつ上記第一及び
第二の触媒を浄化材基体にコートしてなる浄化材であ
る。具体的には、まず第二の触媒を浄化材の基体に公知
の方法でコートした後、前記第二の触媒を覆うように第
一の触媒を公知の方法でコートする。
(A) In a first preferred embodiment of the exhaust gas purifying material of the present invention, a silver catalyst as a first catalyst is formed so as to cover a noble metal catalyst as a second catalyst, and And a purification material obtained by coating a purification material substrate with a second catalyst. Specifically, first, the second catalyst is coated on the substrate of the purifying material by a known method, and then the first catalyst is coated by a known method so as to cover the second catalyst.

【0015】浄化材の基体を形成するセラミックス材料
としては、アルミナ、ジルコニア、チタニア−ジルコニ
ア等の多孔質で表面積の大きい耐熱性のものが挙げられ
る。高耐熱性が要求される場合、コージェライト、ムラ
イト、アルミナ及びその複合物等を用いるのが好まし
い。また、排ガス浄化材の基体に公知の金属材料を用い
ることもできる。
Examples of the ceramic material forming the base of the purifying material include heat-resistant ceramics having a large surface area such as alumina, zirconia, and titania-zirconia. When high heat resistance is required, it is preferable to use cordierite, mullite, alumina and a composite thereof. In addition, a known metal material can be used for the base of the exhaust gas purifying material.

【0016】排ガス浄化材の基体の形状及び大きさは、
目的に応じて種々変更できる。またその構造としては、
ハニカム構造型、フォーム型、繊維状耐火物からなる三
次元網目構造型、あるいは顆粒状、ペレット状等が挙げ
られる。ウォッシュコート法、ゾル−ゲル法、粉末法等
を用いて上記基体に第二の触媒、第一の触媒の順でコー
トし、焼結することにより排ガス浄化材を製造すること
ができる。
The shape and size of the substrate of the exhaust gas purifying material
Various changes can be made according to the purpose. Also, as its structure,
Examples include a honeycomb structure type, a foam type, a three-dimensional network structure type made of a fibrous refractory, a granular form, a pellet form, and the like. An exhaust gas purifying material can be manufactured by coating the above substrate in the order of the second catalyst and the first catalyst using a wash coat method, a sol-gel method, a powder method or the like, and sintering.

【0017】(b) 本発明の排ガス浄化材の第二の好まし
い形態は、上記第二の触媒をハニカム構造型、フォーム
型、板状、ペレット状又は顆粒状に成形したあと、第一
の触媒を第二の触媒の上面にコートしてなる浄化材であ
る。
(B) In a second preferred embodiment of the exhaust gas purifying material of the present invention, the second catalyst is formed into a honeycomb structure, a foam, a plate, a pellet, or a granule, and then the first catalyst is formed. On the upper surface of the second catalyst.

【0018】上記浄化材を排ガス導管中に設置し、排ガ
スをこの浄化材に接触させて、排ガス中の窒素酸化物を
還元除去する。
The above-mentioned purifying material is placed in an exhaust gas conduit, and the exhaust gas is brought into contact with the purifying material to reduce and remove nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0019】(2)第一の触媒 第一の触媒は、多孔質無機酸化物に銀及び銀化合物から
なる群より選ばれる一種以上の元素及び/又は化合物を
担持してなり、広い温度領域での窒素酸化物除去に作用
する。多孔質の無機酸化物としては、アルミナ単独、又
はチタニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化錫、
酸化マグネシウム、ゼオライトのいずれかとアルミナと
の複合又は混合酸化物を用いることができる。アルミナ
含有複合又は混合酸化物を用いる場合、アルミナの含有
率を50重量%以上とするのが好ましい。アルミナ又は
アルミナの複合又は混合酸化物を用いることにより、触
媒の耐熱性及び耐久性が向上する。なお、本発明でいう
酸化錫は各種酸化状態の錫の酸化物を含み、例えば酸化
第一錫、酸化第二錫等が挙げられる。
(2) First Catalyst The first catalyst comprises a porous inorganic oxide carrying one or more elements and / or compounds selected from the group consisting of silver and silver compounds, and has a wide temperature range. Acts on the removal of nitrogen oxides. As the porous inorganic oxide, alumina alone, or titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide,
A composite or mixed oxide of either magnesium oxide or zeolite and alumina can be used. When an alumina-containing composite or mixed oxide is used, the alumina content is preferably 50% by weight or more. The use of alumina or a composite or mixed oxide of alumina improves the heat resistance and durability of the catalyst. The tin oxide referred to in the present invention includes tin oxide in various oxidation states, such as stannous oxide and stannic oxide.

【0020】第一の触媒で用いるアルミナ等の多孔質無
機酸化物の粒径が0.1mm以下であるのが好ましい。
粒径が0.1mmを越えると、触媒と排ガスの接触面積
が低くなり、触媒活性種の効果が十分に発揮できない。
第一の触媒で用いるアルミナ等の多孔質の無機酸化物の
比表面積は10m2 /g以上であるのが好ましい。比表
面積が10m2 /g未満であると、銀成分の分散が低下
し、良好な窒素酸化物の除去が行えない。より好ましい
多孔質無機酸化物の比表面積は30m2 /g以上であ
る。
The particle size of the porous inorganic oxide such as alumina used for the first catalyst is preferably 0.1 mm or less.
When the particle size exceeds 0.1 mm, the contact area between the catalyst and the exhaust gas is reduced, and the effect of the catalytically active species cannot be sufficiently exhibited.
The specific surface area of the porous inorganic oxide such as alumina used for the first catalyst is preferably 10 m 2 / g or more. If the specific surface area is less than 10 m 2 / g, the dispersion of the silver component is reduced, and good removal of nitrogen oxides cannot be performed. More preferred specific surface area of the porous inorganic oxide is 30 m 2 / g or more.

【0021】銀化合物は銀の酸化物、ハロゲン化銀、硫
酸銀、炭酸銀及び燐酸銀等からなる群より選ばれた少な
くとも一種であり、好ましくは銀の酸化物、塩化銀及び
硫酸銀のいずれか一種以上であり、更に好ましくは銀の
酸化物及び/又は塩化銀である。銀成分の担持量は、多
孔質無機酸化物100重量%に対して0.2〜15重量
%(銀元素換算値)とする。0.2重量%未満では窒素
酸化物の除去率が低下する。また、15重量%を超す量
の銀成分を担持すると還元剤の酸化が起きやすく、窒素
酸化物の除去率はかえって低下する。好ましい銀成分の
担持量は0.5〜12重量%である。
The silver compound is at least one selected from the group consisting of silver oxide, silver halide, silver sulfate, silver carbonate, silver phosphate, and the like, and is preferably any one of silver oxide, silver chloride and silver sulfate. Or more, and more preferably silver oxide and / or silver chloride. The supported amount of the silver component is 0.2 to 15% by weight (in terms of silver element) based on 100% by weight of the porous inorganic oxide. If the amount is less than 0.2% by weight, the removal rate of nitrogen oxides decreases. If the silver component is carried in an amount exceeding 15% by weight, the oxidation of the reducing agent is likely to occur, and the nitrogen oxide removal rate is rather lowered. The preferred loading of the silver component is 0.5 to 12% by weight.

【0022】アルミナ等の無機酸化物に銀を担持する方
法としては、公知の含浸法、沈澱法等を用いることがで
きる。含浸法を用いる際、銀の硝酸塩、塩化物、硫酸
塩、炭酸塩等の水溶液又はアンモニア性水溶液に多孔質
無機酸化物を浸漬する。この時、硝酸銀等の銀化合物水
溶液は銀、銀酸化物を担持するのに用いる。沈澱法では
ハロゲン化銀を調製するには硝酸銀とハロゲン化アンモ
ニウムとを反応させて、ハロゲン化銀として多孔質無機
酸化物上に沈澱させて担持することができる。これを5
0〜150℃、特に70℃程度で乾燥後、100〜60
0℃で段階的に昇温して焼成するのが好ましい。焼成
は、空気中、酸素を含む窒素気流下や水素ガス気流下で
行うのが好ましい。水素ガス気流下で行う場合には、最
後に300〜650℃で酸化処理するのが好ましい。ア
ルミナ、アルミナ系混合又は複合酸化物への銀の担持で
は、ベーマイト等のアルミナ水和物を出発物質として利
用すると効果的である。
As a method for supporting silver on an inorganic oxide such as alumina, a known impregnation method, precipitation method, or the like can be used. When using the impregnation method, the porous inorganic oxide is immersed in an aqueous solution of silver nitrate, chloride, sulfate, carbonate, or the like, or an aqueous ammonia solution. At this time, an aqueous solution of a silver compound such as silver nitrate is used to carry silver and silver oxide. In the precipitation method, silver halide can be prepared by reacting silver nitrate with ammonium halide, and precipitating silver halide as a silver halide on a porous inorganic oxide. This is 5
After drying at 0 to 150 ° C, especially at about 70 ° C, 100 to 60 ° C
It is preferable that the temperature is raised stepwise at 0 ° C. for firing. The calcination is preferably performed in air, under a stream of nitrogen containing oxygen or under a stream of hydrogen gas. When the treatment is performed under a hydrogen gas stream, it is preferable to perform the oxidation treatment at 300 to 650 ° C. at last. In carrying silver on alumina, an alumina-based mixed or composite oxide, it is effective to use alumina hydrate such as boehmite as a starting material.

【0023】(3) 第二の触媒 第二の触媒は、多孔質無機酸化物に触媒活性種としてP
t、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuからなる群より選ばれた少な
くとも一種の貴金属元素を担持してなる。低い排ガス温
度では、貴金属元素系触媒が存在すると、排ガス中の窒
素酸化物が二酸化窒素に変換され、銀系触媒によって窒
素ガスに還元できるので、低温領域での窒素酸化物除去
率が向上する。多孔質無機酸化物としては、アルミナ、
チタニア、ゼオライト、シリカ、ジルコニア、亜鉛酸化
物、錫酸化物、マグネシウム酸化物からなる群より選ば
れた一種又は二種以上の複合又は混合酸化物を用いる。
第一の触媒と同様に、多孔質の無機酸化物の比表面積は
10m2 /g以上であることが好ましい。
(3) Second catalyst The second catalyst is formed by adding P as a catalytically active species to the porous inorganic oxide.
It carries at least one noble metal element selected from the group consisting of t, Pd, Ru, Rh, Ir and Au. At a low exhaust gas temperature, the presence of the noble metal element-based catalyst converts nitrogen oxides in the exhaust gas into nitrogen dioxide, which can be reduced to nitrogen gas by the silver-based catalyst, thereby improving the nitrogen oxide removal rate in a low temperature region. As the porous inorganic oxide, alumina,
One or more composite or mixed oxides selected from the group consisting of titania, zeolite, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, and magnesium oxide are used.
Similar to the first catalyst, the specific surface area of the porous inorganic oxide is preferably 10 m 2 / g or more.

【0024】多孔質無機酸化物を100重量%として、
白金などの貴金属系成分の担持量は0.001〜5重量
%(金属元素換算値)であり、好ましい担持量は0.0
1〜4重量%(金属元素換算値)であり、より好ましい
担持量は0.1〜3重量%(金属元素換算値)である。
触媒活性種の量が前記無機酸化物に対して0.001重
量%未満では触媒を担持した効果が顕著ではなく、NOx
低減特性は低下する。一方、5重量%を超す触媒担持量
とすると残留炭化水素等の還元剤の酸化燃焼のみが進
み、窒素酸化物の低減特性は低下することになる。
With the porous inorganic oxide as 100% by weight,
The supported amount of the noble metal component such as platinum is 0.001 to 5% by weight (in terms of a metal element), and the preferable supported amount is 0.0%.
The amount is 1 to 4% by weight (converted to metal element), and the more preferable loading is 0.1 to 3% by weight (converted to metal element).
If the amount of the catalytically active species is less than 0.001% by weight with respect to the inorganic oxide, the effect of supporting the catalyst is not remarkable, and NOx
The reduction characteristics are reduced. On the other hand, if the catalyst loading exceeds 5% by weight, only the oxidizing combustion of the reducing agent such as the residual hydrocarbon proceeds, and the characteristic of reducing nitrogen oxides deteriorates.

【0025】活性種の担持は、公知の含浸法、沈殿法、
イオン交換法等を用いることができる。まず、触媒活性
種を担持し、そして50〜150℃、特に70℃で乾燥
後、100〜600℃で段階的に昇温して焼成すること
によって行われる。焼成は、空気中、酸素を含む窒素気
流下や水素ガス気流下で行うのが好ましい。水素ガス気
流下で行う場合には、最後に300〜650℃で酸化処
理するのが好ましい。含浸法を用いる際、触媒活性種元
素の炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩、硫酸塩等の水溶液に多孔
質無機酸化物を浸漬する。無機酸化物にゼオライトを用
いる場合、含浸法や既知のイオン交換法などで担持する
のが効果的である。このように調製した第二の触媒上で
は、触媒活性種はそれぞれ元素又はそれらの酸化物、ハ
ロゲン化物、硫酸塩のいずれか一種以上の形で存在す
る。
The active species can be supported by a known impregnation method, precipitation method,
An ion exchange method or the like can be used. First, it is carried out by supporting a catalytically active species, drying at 50 to 150 ° C., particularly 70 ° C., and then gradually increasing the temperature at 100 to 600 ° C. and calcining. The calcination is preferably performed in air, under a stream of nitrogen containing oxygen or under a stream of hydrogen gas. When the treatment is performed under a hydrogen gas stream, it is preferable to perform the oxidation treatment at 300 to 650 ° C. at last. When using the impregnation method, the porous inorganic oxide is immersed in an aqueous solution of a carbonate, nitrate, acetate, sulfate or the like of the catalytically active species element. When zeolite is used as the inorganic oxide, it is effective to carry the zeolite by an impregnation method or a known ion exchange method. On the second catalyst thus prepared, each of the catalytically active species exists in the form of an element or any one or more of oxides, halides and sulfates thereof.

【0026】(4)排ガス浄化材の製造方法 浄化材の形態を上述した第一の好ましい形態とする場
合、まず基体へ第二の触媒をウォッシュコート法、ゾル
−ゲル法、粉末法等の公知の方法でコートし、そして5
0〜150℃、特に70℃で乾燥後、100〜600℃
で段階的に昇温して焼成する。次に、この第二の触媒を
コートした基体に第一の触媒を公知の方法でコートし、
50〜150℃、特に70℃で乾燥後、100〜600
℃で段階的に昇温して焼成し、排ガス浄化材を得る。
(4) Method for Producing Exhaust Gas Purifying Material When the purifying material is in the above-described first preferred embodiment, first, a second catalyst is applied to a substrate by a known method such as a wash coat method, a sol-gel method, or a powder method. And coat 5
After drying at 0-150 ° C, especially 70 ° C, 100-600 ° C
Then, the temperature is increased stepwise and firing is performed. Next, the first catalyst is coated on the substrate coated with the second catalyst by a known method,
After drying at 50-150 ° C, especially 70 ° C, 100-600
The temperature is raised stepwise at ℃ and baked to obtain an exhaust gas purifying material.

【0027】浄化材の形態を上述した第二の好ましい形
態とする場合、上記第二の触媒を公知の方法でハニカム
構造型、フォーム型、板状、ペレット状又は顆粒状に成
形し、50〜150℃、特に70℃で乾燥後、100〜
600℃で段階的に昇温して焼成する。次に、第二の触
媒を包むように第一の触媒を公知の方法でコートし、5
0〜150℃、特に70℃で乾燥後、100〜600℃
で段階的に昇温して焼成し、排ガス浄化材を得る。
When the form of the purifying material is the second preferred form described above, the second catalyst is formed into a honeycomb structure, a foam, a plate, a pellet, or a granule by a known method. After drying at 150 ° C, especially 70 ° C, 100 ~
The temperature is raised stepwise at 600 ° C. and firing is performed. Next, the first catalyst is coated by a known method so as to enclose the second catalyst, and
After drying at 0-150 ° C, especially 70 ° C, 100-600 ° C
The temperature is increased step by step and firing is performed to obtain an exhaust gas purifying material.

【0028】第一の触媒と第二の触媒との重量比(多孔
質無機酸化物と触媒活性種との合計重量の比)は、2:
1〜500:1とするのが好ましい。より好ましい第一
触媒と第二の触媒との重量比は10:1〜300:1で
あり、特に好ましい重量比は50:1〜200:1であ
る。第一の触媒と第二の触媒との重量比が2:1未満で
あると、第一の触媒層の量が十分ではないため、還元剤
が第二の触媒層に直接接触する可能性が大きくなり、窒
素酸化物の除去率の低下につながる。一方、第一の触媒
と第二の触媒との重量比が500:1を超えると、排ガ
スが第二の触媒に届きにくくなり、第二の触媒の効果が
得られない。
The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst (the ratio of the total weight of the porous inorganic oxide and the catalytically active species) is 2:
The ratio is preferably set to 1 to 500: 1. A more preferred weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 10: 1 to 300: 1, and a particularly preferred weight ratio is 50: 1 to 200: 1. If the weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is less than 2: 1, the amount of the first catalyst layer is not sufficient, so that the reducing agent may directly contact the second catalyst layer. And leads to a decrease in the removal rate of nitrogen oxides. On the other hand, if the weight ratio of the first catalyst to the second catalyst exceeds 500: 1, the exhaust gas becomes difficult to reach the second catalyst, and the effect of the second catalyst cannot be obtained.

【0029】なお、第一の触媒と第二の触媒との触媒活
性種の重量比(触媒活性種の合計重量の比)は20:1
〜1500:1とするのが好ましく、より好ましくは1
00:1〜1200:1、特に好ましくは200:1〜
1100:1である。第一の触媒と第二の触媒との触媒
活性種の重量比が20:1未満であると、貴金属元素が
過剰となり、排ガス中の残留炭化水素等の還元剤が酸化
されやすくなる。一方、触媒活性種の重量比が150
0:1を超えると、貴金属元素が不足になり、貴金属元
素の触媒効果が得られない。
The weight ratio of the catalytically active species of the first catalyst and the second catalyst (the ratio of the total weight of the catalytically active species) is 20: 1.
To 1500: 1, more preferably 1: 1.
00: 1 to 1200: 1, particularly preferably 200: 1 to
1100: 1. If the weight ratio of the catalytically active species of the first catalyst and the second catalyst is less than 20: 1, the noble metal element becomes excessive and the reducing agent such as residual hydrocarbons in the exhaust gas is easily oxidized. On the other hand, when the weight ratio of the catalytically active species is 150
When the ratio exceeds 0: 1, the noble metal element becomes insufficient, and the catalytic effect of the noble metal element cannot be obtained.

【0030】なお、浄化材基体上に設ける触媒の厚さ
は、一般に、基体材と、触媒との熱膨張特性の違いから
制限される場合が多い。浄化材基体上に設ける第一の触
媒、第二の触媒の厚さをそれぞれ300μm以下とする
のがよい。このような厚さとすれば、使用中に熱衝撃等
で浄化材が破損することを防ぐことができる。
In general, the thickness of the catalyst provided on the purifying material substrate is often limited due to the difference in thermal expansion characteristics between the substrate material and the catalyst. It is preferable that the thickness of each of the first catalyst and the second catalyst provided on the purifying material base is 300 μm or less. With such a thickness, it is possible to prevent the purifying material from being damaged by thermal shock or the like during use.

【0031】また、浄化材基体の表面上に設ける第一の
触媒と第二の触媒との合計量は、浄化材基体の20〜3
00g/リットルとするのが好ましい。触媒の量が20
g/リットル未満では良好なNOx の除去が行えない。一
方、触媒の量が300g/リットルを超えると除去特性
はそれほど上がらず、圧力損失が大きくなる。より好ま
しくは、浄化材基体の表面上に設ける触媒の合計重量を
浄化材基体の50〜250g/リットルとする。
The total amount of the first catalyst and the second catalyst provided on the surface of the purifying material base is 20 to 3 of the purifying material base.
It is preferably 00 g / liter. The amount of catalyst is 20
If the amount is less than g / liter, good NOx removal cannot be performed. On the other hand, when the amount of the catalyst exceeds 300 g / liter, the removal characteristics do not increase so much and the pressure loss increases. More preferably, the total weight of the catalyst provided on the surface of the purification material base is 50 to 250 g / liter of the purification material base.

【0032】上述した構成の浄化材を用いれば、300
〜600℃の広い温度領域において、水分10%程度を
含む排ガスでも、良好な窒素酸化物の除去を行うことが
できる。
When the purifying material having the above-described structure is used, 300
In a wide temperature range of up to 600 ° C., good removal of nitrogen oxides can be performed even with exhaust gas containing about 10% of water.

【0033】[2]排ガス浄化方法 次に、本発明の方法について説明する。まず、上記排ガ
ス浄化材を排ガス導管の途中に設置する。ガス燃料希薄
燃焼機器の排ガスには、メタンを主成分とする飽和炭化
水素等の炭化水素類と、含酸素有機化合物が含まれてお
り、窒素酸化物を除去する還元剤の役割を果たす。な
お、ここでいう含酸素有機化合物はガス燃料が燃焼機器
で部分燃焼して生成した酸素を含有する有機化合物の混
合物を意味する。
[2] Exhaust Gas Purification Method Next, the method of the present invention will be described. First, the exhaust gas purifying material is installed in the middle of the exhaust gas conduit. The exhaust gas of the gas-fuel-lean combustion equipment contains hydrocarbons such as saturated hydrocarbons containing methane as a main component and oxygen-containing organic compounds, and serves as a reducing agent for removing nitrogen oxides. Here, the oxygen-containing organic compound means a mixture of oxygen-containing organic compounds generated by partially burning gaseous fuel in a combustion device.

【0034】本発明では、残留炭化水素及び/又は含酸
素有機化合物による窒素酸化物の還元除去を効率的に進
行させるために排ガスと触媒との空間速度は150,000 h
-1以下、好ましくは100,000 h-1以下とする。空間速度
が 150,000h-1を越えると、窒素酸化物の還元反応が十
分に起こらず、窒素酸化物の除去率が低下する。
In the present invention, the space velocity between the exhaust gas and the catalyst is 150,000 h in order to efficiently promote the reduction and removal of nitrogen oxides by residual hydrocarbons and / or oxygen-containing organic compounds.
-1 or less, preferably 100,000 h -1 or less. When the space velocity exceeds 150,000 h -1 , the reduction reaction of nitrogen oxides does not sufficiently occur, and the nitrogen oxide removal rate decreases.

【0035】また、本発明では、還元剤と窒素酸化物と
が反応する部位である浄化材設置部位における排ガスの
温度を300〜600℃に保つ。排ガスの温度が300
℃未満であると還元剤と窒素酸化物との反応が進行せ
ず、良好な窒素酸化物の除去を行うことができない。一
方、600℃を超す温度とすると還元剤自身の燃焼が始
まり、窒素酸化物の還元除去が行えない。好ましい排ガ
ス温度は350〜550℃であり、より好ましくは35
0〜500℃である。
Further, in the present invention, the temperature of the exhaust gas is maintained at 300 to 600 ° C. at the purifying material installation site where the reducing agent reacts with the nitrogen oxide. Exhaust gas temperature is 300
If the temperature is lower than 0 ° C., the reaction between the reducing agent and the nitrogen oxide does not proceed, and good removal of the nitrogen oxide cannot be performed. On the other hand, if the temperature exceeds 600 ° C., combustion of the reducing agent itself starts, and reduction and removal of nitrogen oxides cannot be performed. The preferred exhaust gas temperature is 350-550 ° C, more preferably 35-550 ° C.
0-500 ° C.

【0036】[0036]

【実施例】本発明を以下の具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。実施例1 市販のγ−アルミナ粉末(比表面積200m2 /g)に
硝酸銀水溶液を用いて2.0重量%(金属元素換算値)
の銀を担持し、80℃で3時間乾燥後、空気中で段階的
に600℃まで焼成して、第一の触媒を調製した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following specific examples. Example 1 A commercially available γ-alumina powder (specific surface area: 200 m 2 / g) was 2.0% by weight (in terms of metal element) using an aqueous solution of silver nitrate.
Was dried at 80 ° C. for 3 hours, and then calcined in air stepwise to 600 ° C. to prepare a first catalyst.

【0037】同様なγ−アルミナ粉末に硝酸ロジウム水
溶液を用いて0.3重量%(Rh元素換算値)を担持
し、乾燥後、空気中で段階的に600℃まで焼成して、
第二の触媒を調製した。
A similar γ-alumina powder was loaded with 0.3% by weight (in terms of Rh element) of an aqueous rhodium nitrate solution, dried, and fired stepwise in air to 600 ° C.
A second catalyst was prepared.

【0038】第二の触媒2.0gをスラリー化した後、
市販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径150
mm、長さ100mm、200セル/インチ2 )にコー
トし、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリ
ー化した第一の触媒230gをコートし、乾燥後600
℃まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第一の触媒
層および第二の触媒層の二層をコートした浄化材)を調
製した。なお、第一の触媒と第二の触媒との重量比は1
15:1である。
After slurrying 2.0 g of the second catalyst,
A commercially available cordierite honeycomb-shaped molded product (having a diameter of 150
mm, length 100 mm, 200 cells / inch 2 ), dried and calcined stepwise to 600 ° C., coated with 230 g of a first catalyst slurried, and dried to 600
After calcination stepwise to ° C, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 1
15: 1.

【0039】上記排ガス浄化材16個を充填した窒素酸化
物除去装置を用い、ガスエンジンからの排ガス中の窒素
酸化物除去を行った。ガスエンジンは300KWの希薄
燃焼方式ガスエンジンであり、全浄化材に対する排ガス
の空間速度は50,000h-1である。浄化材入口の窒
素酸化物濃度は190ppm(酸素濃度0%換算)であ
る。また、エンジンの運転は100%負荷(この時の酸
素濃度は11%である)で行い、浄化材入口での排ガス
温度は378℃であった。なお、上記窒素酸化物濃度は
下式で計算した: 窒素酸化物換算濃度=Cs×(21−On)/(21−
Os) ただし、Csは排ガス中の窒素酸化物の濃度であり、O
nは換算酸素濃度(ここでは0%)であり、Osは排ガ
ス中の酸素濃度である。
Nitrogen oxides in the exhaust gas from the gas engine were removed using a nitrogen oxide removing device filled with 16 of the above exhaust gas purifying materials. The gas engine is a lean-burn gas engine of 300 kW, and the space velocity of exhaust gas with respect to all the purification materials is 50,000 h -1 . The nitrogen oxide concentration at the inlet of the purifying material was 190 ppm (converted to an oxygen concentration of 0%). The operation of the engine was performed under a 100% load (the oxygen concentration at this time was 11%), and the exhaust gas temperature at the inlet of the purifying material was 378 ° C. The nitrogen oxide concentration was calculated by the following equation: Nitrogen oxide equivalent concentration = Cs × (21−On) / (21−)
Os) where Cs is the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas.
n is the reduced oxygen concentration (here, 0%), and Os is the oxygen concentration in the exhaust gas.

【0040】除去装置通過後のガス中の窒素酸化物の濃
度を化学発光式窒素酸化物分析計により測定し、窒素酸
化物の除去率を求めた。結果を表1に示す。
The concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the remover was measured by a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer to determine the nitrogen oxide removal rate. Table 1 shows the results.

【0041】実施例2 実施例1と同じ方法でγ−アルミナ粉末に硝酸パラジウ
ム及び硝酸ロジウム水溶液を用いて0.3重量%のPd
(Pd元素換算値)と0.01重量%のRh(Rh元素
換算値)を担持し、乾燥後、空気中で段階的に600℃
まで焼成して、第二の触媒を調製した。
Example 2 In the same manner as in Example 1, 0.3% by weight of Pd was added to γ-alumina powder using an aqueous solution of palladium nitrate and rhodium nitrate.
(Pd element conversion value) and 0.01% by weight of Rh (Rh element conversion value).
And a second catalyst was prepared.

【0042】第二の触媒1.5gをスラリー化した後、
市販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径150
mm、長さ100mm、200セル/インチ2 )にコー
トし、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリ
ー化した実施例1第一の触媒225gをコートし、乾燥
後600℃まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第
一の触媒層および第二の触媒層の二層をコートした浄化
材)を調製した。なお、第一の触媒と第二の触媒との重
量比は150:1である。
After slurrying 1.5 g of the second catalyst,
A commercially available cordierite honeycomb-shaped molded product (having a diameter of 150
mm, length 100 mm, 200 cells / inch 2 ), dried and fired stepwise to 600 ° C., coated with 225 g of the first catalyst slurried in Example 1, dried, and stepped to 600 ° C. After that, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 150: 1.

【0043】上記排ガス浄化材16個を充填した窒素酸化
物除去装置を用い、実施例1と同じ条件でガスエンジン
からの排ガス中の窒素酸化物除去を行った。ガスエンジ
ンは300KWの希薄燃焼方式ガスエンジンであり、全
浄化材に対する排ガスの空間速度は50,000h-1
ある。浄化材入口の窒素酸化物濃度は190ppm(酸
素濃度0%換算)である。また、エンジンの運転は10
0%負荷で行い、浄化材入口での排ガス温度は376℃
であった。実施例1と同じ方法で除去装置通過後のガス
中の窒素酸化物の濃度を化学発光式窒素酸化物分析計に
より測定し、窒素酸化物の除去率を求めた。結果を表1
に示す。
Using a nitrogen oxide removing apparatus packed with 16 of the above exhaust gas purifying materials, nitrogen oxides in the exhaust gas from the gas engine were removed under the same conditions as in Example 1. The gas engine is a lean-burn gas engine of 300 kW, and the space velocity of exhaust gas with respect to all the purification materials is 50,000 h -1 . The nitrogen oxide concentration at the inlet of the purifying material was 190 ppm (converted to an oxygen concentration of 0%). The operation of the engine is 10
The test was performed at 0% load, and the exhaust gas temperature at the inlet of the purification material was 376 ° C
Met. In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the remover was measured by a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer to determine the nitrogen oxide removal rate. Table 1 shows the results
Shown in

【0044】実施例3 市販のγ−アルミナ粉末(比表面積200m2 /g)に
硝酸銀水溶液を用いて3.0重量%(金属元素換算値)
の銀を担持し、80℃で3時間乾燥後、空気中で段階的
に600℃まで焼成して、第一の触媒を調製した。
Example 3 3.0 wt% (in terms of metal element) of a commercially available γ-alumina powder (specific surface area: 200 m 2 / g) using an aqueous solution of silver nitrate
Was dried at 80 ° C. for 3 hours, and then calcined in air stepwise to 600 ° C. to prepare a first catalyst.

【0045】同様なγ−アルミナ粉末に硝酸パラジウム
水溶液を用いて0.3重量%(Pd元素換算値)を担持
し、乾燥後、空気中で段階的に600℃まで焼成して、
第二の触媒を調製した。
A similar γ-alumina powder was loaded with 0.3% by weight (converted to a Pd element) using an aqueous solution of palladium nitrate, dried, and baked in air stepwise to 600 ° C.
A second catalyst was prepared.

【0046】第二の触媒18mgをスラリー化した後、
市販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径30m
m、長さ16mm、200セル/インチ2 )にコート
し、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリー
化した第一の触媒1.8gをコートし、乾燥後600℃
まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第一の触媒層
および第二の触媒層の二層をコートした浄化材)を調製
した。なお、第一の触媒と第二の触媒との重量比は10
0:1である。
After slurrying 18 mg of the second catalyst,
A commercially available cordierite honeycomb-shaped molded product (30 m in diameter)
m, 16 mm long, 200 cells / inch 2 ), dried and fired stepwise to 600 ° C., coated with 1.8 g of the first slurried catalyst, and dried to 600 ° C.
After calcination stepwise, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 10
0: 1.

【0047】反応管内に上記排ガス浄化材をセットし、
以下の条件で窒素酸化物除去を行った。ガスエンジンは
300KWの希薄燃焼方式ガスエンジンであり、全浄化
材に対する排ガスの空間速度は50,000h-1であ
る。浄化材入口の窒素酸化物濃度は190ppm(酸素
濃度0%換算)である。また、エンジンの運転は100
%負荷で行い、浄化材入口での排ガス温度は378℃で
あった。実施例1と同じ方法で除去装置通過後のガス中
の窒素酸化物の濃度を化学発光式窒素酸化物分析計によ
り測定し、窒素酸化物の濃度を求めた。結果を表1に示
す。
The above exhaust gas purifying material is set in a reaction tube,
The nitrogen oxides were removed under the following conditions. The gas engine is a lean-burn gas engine of 300 kW, and the space velocity of exhaust gas with respect to all the purification materials is 50,000 h -1 . The nitrogen oxide concentration at the inlet of the purifying material was 190 ppm (converted to an oxygen concentration of 0%). The operation of the engine is 100
% Load, and the exhaust gas temperature at the inlet of the purifying material was 378 ° C. In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the removing device was measured with a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer to determine the concentration of nitrogen oxides. Table 1 shows the results.

【0048】実施例4 γ−アルミナ粉末に硝酸白金水溶液を用いて1重量%
(Pt元素換算値)を担持し、乾燥後、空気中で段階的
に600℃まで焼成して、第二の触媒を調製した。
Example 4 1% by weight of γ-alumina powder using platinum nitrate aqueous solution
(Pt element conversion value) was carried, and after drying, it was calcined in air stepwise to 600 ° C. to prepare a second catalyst.

【0049】第二の触媒18mgをスラリー化した後、
市販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径30m
m、長さ16mm、200セル/インチ2 )にコート
し、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリー
化した実施例3の第一の触媒1.8gをコートし、乾燥
後600℃まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第
一の触媒層および第二の触媒層の二層をコートした浄化
材)を調製した。なお、第一の触媒と第二の触媒との重
量比は100:1である。
After slurrying 18 mg of the second catalyst,
A commercially available cordierite honeycomb-shaped molded product (30 m in diameter)
m, length 16 mm, 200 cells / inch 2 ), dried and baked stepwise to 600 ° C., coated with 1.8 g of the first catalyst of Example 3 which was slurried, dried and then dried at 600 ° C. After calcination stepwise, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. In addition, the weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 100: 1.

【0050】反応管内に上記排ガス浄化材をセットし、
実施例3と同じの条件で窒素酸化物除去を行った。実施
例1と同じ方法で除去装置通過後のガス中の窒素酸化物
の濃度を化学発光式窒素酸化物分析計により測定し、窒
素酸化物の濃度を求めた。結果を表1に示す。
The above exhaust gas purifying material was set in a reaction tube,
The removal of nitrogen oxides was performed under the same conditions as in Example 3. In the same manner as in Example 1, the concentration of nitrogen oxides in the gas after passing through the removing device was measured with a chemiluminescent nitrogen oxide analyzer to determine the concentration of nitrogen oxides. Table 1 shows the results.

【0051】比較例1 実施例1の第一の触媒(銀系触媒)230gをスラリー
化し、実施例1と同様のコージェライト製ハニカム状成
形体にコートして、乾燥後600℃まで段階的に焼成し
た後、排ガス浄化材を調製した。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 230 g of the first catalyst (silver-based catalyst) of Example 1 was slurried, coated on a cordierite honeycomb-like formed body similar to that of Example 1, and dried stepwise to 600 ° C. After firing, an exhaust gas purifying material was prepared.

【0052】実施例1と同じように上記排ガス浄化材1
6個を充填した窒素酸化物除去装置を用い、実施例1と
同じ条件(見かけ空間速度は約50,000h-1であ
る)で評価を行った。結果を表1に示す。
As in the first embodiment, the exhaust gas purifying material 1
The evaluation was performed under the same conditions as in Example 1 (the apparent space velocity was about 50,000 h −1 ), using a nitrogen oxide removing apparatus filled with six pieces. Table 1 shows the results.

【0053】比較例2 実施例3の第二の触媒120gをスラリー化した後、市
販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径150m
m、長さ100mm、200セル/インチ2 )にコート
し、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリー
化した実施例3の第一の触媒120gをコートし、乾燥
後600℃まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第
一の触媒層および第二の触媒層の二層をコートした浄化
材)を調製した。なお、第一の触媒と第二の触媒との重
量比は1:1である。
Comparative Example 2 After slurrying 120 g of the second catalyst of Example 3, a commercially available honeycomb formed body made of cordierite (having a diameter of 150 m) was prepared.
m, length 100 mm, 200 cells / inch 2 ), dried and fired stepwise to 600 ° C., then coated with 120 g of the first catalyst of Example 3, which was slurried, and dried to 600 ° C. After calcination, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 1: 1.

【0054】実施例1と同じように上記排ガス浄化材1
6個を充填した窒素酸化物除去装置を用い、実施例2と
同じ条件(見かけ空間速度は約50,000h-1であ
る)で評価を行った。結果を表1に示す。
As in the first embodiment, the exhaust gas purifying material 1
The evaluation was performed under the same conditions as in Example 2 (the apparent space velocity was about 50,000 h −1 ), using a nitrogen oxide removing apparatus filled with six pieces. Table 1 shows the results.

【0055】比較例3 実施例1の第二の触媒120gをスラリー化した後、市
販のコージェライト製ハニカム状成形体(直径150m
m、長さ100mm、200セル/インチ2 )にコート
し、乾燥後600℃まで段階的に焼成した後、スラリー
化した実施例3の第一の触媒120gをコートし、乾燥
後600℃まで段階的に焼成した後、排ガス浄化材(第
一の触媒層および第二の触媒層の二層をコートした浄化
材)を調製した。第一の触媒と第二の触媒との重量比は
1:1である。
Comparative Example 3 After 120 g of the second catalyst of Example 1 was slurried, a commercially available cordierite honeycomb-shaped molded product (150 m in diameter) was prepared.
m, length 100 mm, 200 cells / inch 2 ), dried and fired stepwise to 600 ° C., then coated with 120 g of the first catalyst of Example 3, which was slurried, and dried to 600 ° C. After calcination, an exhaust gas purifying material (a purifying material coated with two layers of a first catalyst layer and a second catalyst layer) was prepared. The weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 1: 1.

【0056】実施例1と同じように上記排ガス浄化材1
6個を充填した窒素酸化物除去装置を用い、実施例2と
同じ条件(見かけ空間速度は約50,000h-1であ
る)で評価を行った。結果を表1に示す。
As in the first embodiment, the exhaust gas purifying material 1
The evaluation was performed under the same conditions as in Example 2 (the apparent space velocity was about 50,000 h −1 ), using a nitrogen oxide removing apparatus filled with six pieces. Table 1 shows the results.

【0057】表1 例No. 窒素酸化物除去率(単位%、酸素0%換算) 実施例1 47 実施例2 60 実施例3 57 実施例4 39 比較例1 30 比較例2 8 比較例3 5Table 1 Example No. Example 1 47 Example 2 60 Example 3 57 Example 4 39 Comparative example 1 30 Comparative example 2 8 Comparative example 3 5

【0058】表1からわかるように、第一の触媒である
銀触媒のみを用いた比較例1に比べて、本発明による第
一の触媒と第二の触媒とからなる二層排ガス浄化材を用
いた実施例1〜4では高い窒素酸化物除去性能がみられ
た。一方、銀触媒と同量の貴金属触媒を用いた比較例2
及び3では、逆に窒素酸化物の除去率の低下が見られ
た。これは大量の貴金属触媒(第二の触媒)が存在する
ことにより、残留炭化水素などの還元剤が酸化されてし
まったためである。
As can be seen from Table 1, the two-layer exhaust gas purifying material comprising the first catalyst and the second catalyst according to the present invention is different from Comparative Example 1 using only the silver catalyst as the first catalyst. In Examples 1 to 4 used, high nitrogen oxide removal performance was observed. On the other hand, Comparative Example 2 using the same amount of noble metal catalyst as silver catalyst
In Nos. 3 and 3, conversely, the nitrogen oxide removal rate was reduced. This is because the presence of a large amount of the noble metal catalyst (second catalyst) oxidized the reducing agent such as residual hydrocarbons.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の排ガス浄
化材を用いれば、過剰の酸素を含む排ガス中の窒素酸化
物を効率良く除去することができる。本発明の排ガス浄
化材及び浄化方法は、各種燃焼機器、自動車等の排ガス
中の窒素酸化物除去に広く利用することができる。
As described in detail above, the use of the exhaust gas purifying material of the present invention makes it possible to efficiently remove nitrogen oxides in exhaust gas containing excess oxygen. INDUSTRIAL APPLICABILITY The exhaust gas purifying material and the purifying method of the present invention can be widely used for removing nitrogen oxides from exhaust gas of various combustion devices, automobiles and the like.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B01J 27/18 B01J 27/232 A 27/232 B01D 53/36 ZAB 102A (72)発明者 古山 雅孝 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内 (72)発明者 西屋 憲 埼玉県熊谷市末広四丁目14番1号 株式会 社リケン熊谷事業所内 (72)発明者 里川 重夫 東京都大田区東雪谷2−17−10−103 (72)発明者 山関 憲一 東京都豊島区東池袋1−48−6−1303 (72)発明者 星 文之 千葉県柏市増尾台2−10−1 (72)発明者 内田 洋 神奈川県横浜市青葉区あざみ野3−2−15 −106 (72)発明者 矢作 正博 東京都豊島区西巣鴨1−28−2−306 (72)発明者 横田 英靖 神奈川県横浜市港南区上永谷4−7−7────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI B01J 27/18 B01J 27/232 A 27/232 B01D 53/36 ZAB 102A (72) Inventor Masataka Koyama 4-chome Suehiro, Kumagaya-shi, Saitama No. 14-1 Rikken Kumagaya Office (72) Inventor Ken Nishiya 4-1-1 Suehiro Kumagaya City, Saitama Prefecture Rikan Kumagaya Office (72) Inventor Shigeo Satokawa 2-Togoshiya, Ota-ku, Tokyo 17-10-103 (72) Inventor Kenichi Yamaseki 1-48-63-1303 Higashiikebukuro, Toshima-ku, Tokyo (72) Inventor Fumiyuki Hoshi 2-10-1 Masuodai, Kashiwa-shi, Chiba (72) Inventor Uchida (3) Inventor Masahiro Yahagi 1-28-306 Nishisugamo, Toshima-ku, Tokyo (72) Inventor Hideyasu Yokota 4- Kaminagaya, Konan-ku, Yokohama, Kanagawa 7 7

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガス燃料を用いる希薄燃焼機器から排出
される酸素過剰な排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元
除去する排ガス浄化材において、(a) 多孔質の無機酸化
物に銀及び銀化合物からなる群より選ばれる一種以上の
元素及び/又は化合物0.2〜15重量%(金属元素換
算値)を担持してなる第一の触媒と、(b) 多孔質の無機
酸化物にPt、Pd、Ru、Rh、Ir及びAuからなる群より選ば
れた少なくとも一種の貴金属元素0.001〜5重量%
(金属元素換算値)とを担持してなる第二の触媒とから
なり、前記第一の触媒層が前記第二の触媒の上面を覆う
ように形成されていることを特徴とする排ガス浄化材。
An exhaust gas purifying material for reducing and removing nitrogen oxides contained in an oxygen-excess exhaust gas discharged from a lean burn device using a gas fuel, comprising: (a) silver and a silver compound as porous inorganic oxides; A first catalyst supporting 0.2 to 15% by weight (in terms of metal element) of one or more elements and / or compounds selected from the group consisting of: (b) Pt on a porous inorganic oxide; 0.001 to 5% by weight of at least one noble metal element selected from the group consisting of Pd, Ru, Rh, Ir and Au
(A metal element conversion value), wherein the first catalyst layer is formed so as to cover an upper surface of the second catalyst. .
【請求項2】 請求項1に記載の排ガス浄化材におい
て、前記第一の触媒と前記第二の触媒との重量比が2:
1〜500:1であることを特徴とする排ガス浄化材。
2. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the weight ratio of the first catalyst to the second catalyst is 2:
An exhaust gas purifying material having a ratio of 1 to 500: 1.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の排ガス浄化材に
おいて、前記銀化合物は銀の酸化物、ハロゲン化銀、硫
酸銀、炭酸銀及び燐酸銀からなる群より選ばれた少なく
とも一種であることを特徴とする排ガス浄化材。
3. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the silver compound is at least one selected from the group consisting of silver oxide, silver halide, silver sulfate, silver carbonate and silver phosphate. An exhaust gas purifying material characterized by that:
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記第一の触媒の多孔質無機酸化物
は、アルミナ単独、又はチタニア、シリカ、ジルコニ
ア、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マグネシウム、ゼオライト
のいずれかとアルミナとの複合又は混合酸化物であり、
前記第二の触媒の多孔質無機酸化物は、アルミナ、チタ
ニア、シリカ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化錫、酸化マ
グネシウム、ゼオライトからなる群より選ばれた少なく
とも一種であることを特徴とする排ガス浄化材。
4. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the porous inorganic oxide of the first catalyst is alumina alone or titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, Magnesium oxide, a composite or mixed oxide of either zeolite and alumina,
The exhaust gas purifying material, wherein the porous inorganic oxide of the second catalyst is at least one selected from the group consisting of alumina, titania, silica, zirconia, zinc oxide, tin oxide, magnesium oxide, and zeolite. .
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記第二の触媒がハニカム型、フォー
ム型、板状、ペレット状、顆粒状のいずれかの形状のセ
ラミックス製又は金属製の基体表面にコートされている
ことを特徴とする排ガス浄化材。
5. The exhaust gas purifying material according to any one of claims 1 to 4, wherein the second catalyst is made of a ceramic having a honeycomb shape, a foam shape, a plate shape, a pellet shape, a granular shape, or An exhaust gas purifying material coated on the surface of a metal substrate.
【請求項6】 請求項1〜4のいずれかに記載の排ガス
浄化材において、前記第二の触媒がハニカム型、フォー
ム型、板状、ペレット状、顆粒状のいずれかに成形され
ているを特徴とする排ガス浄化材。
6. The exhaust gas purifying material according to claim 1, wherein the second catalyst is formed into any one of a honeycomb type, a foam type, a plate shape, a pellet shape, and a granular shape. Exhaust gas purifying material.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載の排ガス
浄化材を用い、ガス燃料を用いる希薄燃焼機器から排出
される排ガス中に含まれる窒素酸化物を還元除去する排
ガス浄化方法において、前記排ガス浄化材を排ガス導管
の途中に設置し、排ガスを300〜600℃において前
記浄化材に接触させ、もって前記窒素酸化物と排ガス中
の残留炭化水素及び/又は含酸素有機化合物とを反応さ
せて前記窒素酸化物を除去することを特徴とする排ガス
浄化方法。
7. An exhaust gas purifying method using the exhaust gas purifying material according to any one of claims 1 to 6 to reduce and remove nitrogen oxides contained in exhaust gas discharged from lean burn equipment using gas fuel. The exhaust gas purifying material is installed in the middle of an exhaust gas conduit, and the exhaust gas is brought into contact with the purifying material at 300 to 600 ° C., thereby causing the nitrogen oxides to react with residual hydrocarbons and / or oxygen-containing organic compounds in the exhaust gas. Exhaust gas purifying method, wherein the nitrogen oxides are removed by a method.
JP9154539A 1997-05-28 1997-05-28 Purifying material of exhaust gas for lean burn apparatus and method for purifying exhaust gas Pending JPH10323541A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002370030A (en) * 2001-06-13 2002-12-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Exhaust cleaning catalyst and exhaust cleaning method using the same

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JP2002370030A (en) * 2001-06-13 2002-12-24 Sumitomo Metal Mining Co Ltd Exhaust cleaning catalyst and exhaust cleaning method using the same

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