JPH1066871A - 排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体および排ガス浄化方法 - Google Patents
排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体および排ガス浄化方法Info
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- JPH1066871A JPH1066871A JP8245626A JP24562696A JPH1066871A JP H1066871 A JPH1066871 A JP H1066871A JP 8245626 A JP8245626 A JP 8245626A JP 24562696 A JP24562696 A JP 24562696A JP H1066871 A JPH1066871 A JP H1066871A
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Landscapes
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- Catalysts (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 希薄燃焼排ガス中のNOxの除去方法を提供
する。 【解決手段】 細孔半径が300オングストローム以下
の細孔の占める細孔容積の合計値をXとし、細孔半径が
25オングストローム以上で100オングストローム未
満の細孔の占める細孔容積の合計値をYとし、細孔半径
が100オングストローム以上で300オングストロー
ム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をΖとしたと
き、YがXの70%以上であり、ZがXの20%以下で
あるような細孔構造を有するアルミナ担体に、銀および
錫を含有させてなる排ガス浄化用触媒を、多数の貫通孔
を有する耐火性材料の貫通孔の内表面上に触媒を被覆し
てなる排ガス浄化用触媒被覆構造体、および排ガス浄化
方法より成る。
する。 【解決手段】 細孔半径が300オングストローム以下
の細孔の占める細孔容積の合計値をXとし、細孔半径が
25オングストローム以上で100オングストローム未
満の細孔の占める細孔容積の合計値をYとし、細孔半径
が100オングストローム以上で300オングストロー
ム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をΖとしたと
き、YがXの70%以上であり、ZがXの20%以下で
あるような細孔構造を有するアルミナ担体に、銀および
錫を含有させてなる排ガス浄化用触媒を、多数の貫通孔
を有する耐火性材料の貫通孔の内表面上に触媒を被覆し
てなる排ガス浄化用触媒被覆構造体、および排ガス浄化
方法より成る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼排ガス、特に自
動車、ボイラー、ガスエンジン、ガスタービン、船舶な
どの移動式および固定式内燃機関の燃焼排ガス中に含ま
れる窒素酸化物の浄化に用いられる排ガス浄化用触媒お
よび排ガス浄化用触媒被覆構造体に関し、更に詳細には
希薄燃焼領域で運転される内燃機関から排出された排ガ
ス中の窒素酸化物を高い空間速度で、かつ高効率で浄化
可能な排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法に関する
ものである。
動車、ボイラー、ガスエンジン、ガスタービン、船舶な
どの移動式および固定式内燃機関の燃焼排ガス中に含ま
れる窒素酸化物の浄化に用いられる排ガス浄化用触媒お
よび排ガス浄化用触媒被覆構造体に関し、更に詳細には
希薄燃焼領域で運転される内燃機関から排出された排ガ
ス中の窒素酸化物を高い空間速度で、かつ高効率で浄化
可能な排ガス浄化用触媒および排ガス浄化方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】自動車をはじめとする内燃機関から排出
される各種の燃焼排ガス中には、燃焼生成物である水や
二酸化炭素と共に、一酸化窒素や二酸化窒素などの窒素
酸化物(NOx)が含まれている。ΝOxは人体、特に
呼吸器系に悪影響を及ぼすばかりでなく、地球環境保全
の上から問題視される酸性雨の原因の1つとなつてい
る。そのため、これら各種の排ガスから効率よく窒素酸
化物を除去する脱硝技術の開発が望まれている。
される各種の燃焼排ガス中には、燃焼生成物である水や
二酸化炭素と共に、一酸化窒素や二酸化窒素などの窒素
酸化物(NOx)が含まれている。ΝOxは人体、特に
呼吸器系に悪影響を及ぼすばかりでなく、地球環境保全
の上から問題視される酸性雨の原因の1つとなつてい
る。そのため、これら各種の排ガスから効率よく窒素酸
化物を除去する脱硝技術の開発が望まれている。
【0003】他方において、地球温暖化防止の観点から
近年希薄燃焼方式の内燃機関が注目されている。従来の
自動車用ガソリンエンジンは、空燃比(A/F)=1
4.7付近で制御された化学量論比での燃焼であり、そ
の排ガス処理に対しては排ガス中の一酸化炭素、炭化水
素とNOxとを、主として白金、ロジウム、パラジウム
およびセリアを含むアルミナ触媒に接触させて有害三成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されてきた。
近年希薄燃焼方式の内燃機関が注目されている。従来の
自動車用ガソリンエンジンは、空燃比(A/F)=1
4.7付近で制御された化学量論比での燃焼であり、そ
の排ガス処理に対しては排ガス中の一酸化炭素、炭化水
素とNOxとを、主として白金、ロジウム、パラジウム
およびセリアを含むアルミナ触媒に接触させて有害三成
分を同時に除去する三元触媒方式が採用されてきた。
【0004】しかしこの三元触媒方式は、エンジンが化
学量論比で運転されることが絶対条件であるため、希薄
空燃比で運転される希薄燃焼ガソリンエンジンの排ガス
浄化には適用することができない。また、ディーゼルエ
ンジンは本来希薄燃焼エンジンであるが、その排ガスに
対しては浮遊粒子状物質とNOxの両方に厳しい規制が
かけられようとしている。
学量論比で運転されることが絶対条件であるため、希薄
空燃比で運転される希薄燃焼ガソリンエンジンの排ガス
浄化には適用することができない。また、ディーゼルエ
ンジンは本来希薄燃焼エンジンであるが、その排ガスに
対しては浮遊粒子状物質とNOxの両方に厳しい規制が
かけられようとしている。
【0005】従来、酸素過剰雰囲気下でNOxを還元除
去する方法としては、還元ガスとして僅かな量でも選択
的に触媒に吸着するNH3を使用する技術が既に確立さ
れている。この技術は、いわゆる固定発生源であるボイ
ラーやディーゼルエンジンからの排ガス脱硝方法として
工業化されている。しかしながら、この方法においては
未反応の還元剤の回収処理のための特別な装置を必要と
し、また臭気が強く有害なアンモニアを用いるので、自
動車などの移動発生源からの排ガス脱硝技術としては危
険性があり適用できない。
去する方法としては、還元ガスとして僅かな量でも選択
的に触媒に吸着するNH3を使用する技術が既に確立さ
れている。この技術は、いわゆる固定発生源であるボイ
ラーやディーゼルエンジンからの排ガス脱硝方法として
工業化されている。しかしながら、この方法においては
未反応の還元剤の回収処理のための特別な装置を必要と
し、また臭気が強く有害なアンモニアを用いるので、自
動車などの移動発生源からの排ガス脱硝技術としては危
険性があり適用できない。
【0006】近年、酸素過剰雰囲気の希薄燃焼排ガス中
に残存する未燃の炭化水素を還元剤として用いることに
より、NOx還元反応を促進させることができるという
報告がなされて以来、この反応を促進するための触媒が
種々開発され報告されている。例えば、アルミナやアル
ミナに遷移金属を担持した触媒が、炭化水素を還元剤と
して用いるNOx還元反応に有効であるとする数多くの
報告がある。また、特開平4−284848号公報には
0.1〜4重量%のCu,Fe,Cr,Zn,Ni,V
を含有するアルミナあるいはシリカ−アルミナをΝOx
還元触媒として使用した例が報告されている。
に残存する未燃の炭化水素を還元剤として用いることに
より、NOx還元反応を促進させることができるという
報告がなされて以来、この反応を促進するための触媒が
種々開発され報告されている。例えば、アルミナやアル
ミナに遷移金属を担持した触媒が、炭化水素を還元剤と
して用いるNOx還元反応に有効であるとする数多くの
報告がある。また、特開平4−284848号公報には
0.1〜4重量%のCu,Fe,Cr,Zn,Ni,V
を含有するアルミナあるいはシリカ−アルミナをΝOx
還元触媒として使用した例が報告されている。
【0007】更に、Ptをアルミナに担持した触媒を用
いると、NOx還元反応が200〜300℃程度の低温
領域で進行することが特開平4−267946号公報、
特開平5−68855公報や特開平5−103949号
公報などに報告されている。しかしながら、これらの担
持貴金属触媒を用いた場合、還元剤である炭化水素の燃
焼反応が過度に促進されたり、地球温暖化の原因物質の
1つといわれているΝ2Oが多量に副生し、無害なN2
への還元反応を選択的に進行させることが困難となると
いった欠点を有していた。
いると、NOx還元反応が200〜300℃程度の低温
領域で進行することが特開平4−267946号公報、
特開平5−68855公報や特開平5−103949号
公報などに報告されている。しかしながら、これらの担
持貴金属触媒を用いた場合、還元剤である炭化水素の燃
焼反応が過度に促進されたり、地球温暖化の原因物質の
1つといわれているΝ2Oが多量に副生し、無害なN2
への還元反応を選択的に進行させることが困難となると
いった欠点を有していた。
【0008】本出願人の一方は、先に酸素過剰雰囲気下
で炭化水素を還元剤として銀を含有する触媒を用いると
NOx還元反応が選択的に進行することを見出し、この
技術を特開平4−281844号公報に開示した。この
開示の後、銀を含有する触媒を用いる類似のΝOx還元
除去技術が特開平4−354536号公報、特開平5ー
92124号公報、特開平5−92125号公報および
特開平6−277454号公報などに開示されている。
で炭化水素を還元剤として銀を含有する触媒を用いると
NOx還元反応が選択的に進行することを見出し、この
技術を特開平4−281844号公報に開示した。この
開示の後、銀を含有する触媒を用いる類似のΝOx還元
除去技術が特開平4−354536号公報、特開平5ー
92124号公報、特開平5−92125号公報および
特開平6−277454号公報などに開示されている。
【0009】
【発明の解決しようとする課題】しかし、これら従来の
公報に記載されたアルミナ担持銀触媒は、水共存下での
脱硝性能が実用的に不十分であつた。
公報に記載されたアルミナ担持銀触媒は、水共存下での
脱硝性能が実用的に不十分であつた。
【0010】本発明は、上記従来技術の欠点を解決すべ
くなされたものであり、その目的とするところは、希薄
燃焼排ガス中のNOxを効率よく除去することができる
排ガス浄化用触媒および触媒被覆構造体と、該触媒を使
用しての希薄燃焼排ガス中のNOxを高効率、高信頼性
をもって浄化する排ガス浄化方法を提供することにあ
る。
くなされたものであり、その目的とするところは、希薄
燃焼排ガス中のNOxを効率よく除去することができる
排ガス浄化用触媒および触媒被覆構造体と、該触媒を使
用しての希薄燃焼排ガス中のNOxを高効率、高信頼性
をもって浄化する排ガス浄化方法を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、水蒸気が
共存する希薄燃焼領域において高い脱硝性能を有する排
ガス浄化用触媒および該触媒を使用しての排ガス浄化方
法について鋭意研究を重ねた結果、特定の細孔構造を有
するアルミナに、銀および錫を含有する触媒を使用する
ことにより上記した問題点を解決できることを見出し本
発明を完成するに至つた。
共存する希薄燃焼領域において高い脱硝性能を有する排
ガス浄化用触媒および該触媒を使用しての排ガス浄化方
法について鋭意研究を重ねた結果、特定の細孔構造を有
するアルミナに、銀および錫を含有する触媒を使用する
ことにより上記した問題点を解決できることを見出し本
発明を完成するに至つた。
【0012】すなわち、上記課題を解決するための本発
明の第1の実施態様は、窒素ガス吸着法により測定され
た細孔半径と細孔容積の関係が、細孔半径が300オン
グストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をX
とし、細孔半径が25オングストローム以上で100オ
ングストローム未満の細孔の占める細孔容積の合計値を
Yとし、細孔半径が100オングストローム以上で30
0オングストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計
値をZとしたとき、YがXの70%以上であり、ZがX
の20%以下であるような細孔構造を有するアルミナ担
体に、銀および錫を含有させてなる排ガス浄化用触媒を
特徴とするものであり、該触媒層は、粉体または成型し
た状態で排ガスの流通空間に配置するのが好ましい。ま
た、本発明の第2の実施態様は、多数の貫通孔を有する
耐火性材料からなる支持基質と、該支持基質における少
なくとも該貫通孔の内表面に上記した触媒を被覆した触
媒被覆構造体を特徴とするものである。またさらに、本
発明の第3の発明は希薄空燃比で運転される内燃機関の
燃焼排ガスを触媒含有層と接触させて排ガス中のNOx
を除去する方法において、該触媒含有層に含まれる触媒
は前記第1の実施態様における触媒または第2の実施態
様における触媒被覆構造体である排ガス浄化方法を特徴
とするものである。
明の第1の実施態様は、窒素ガス吸着法により測定され
た細孔半径と細孔容積の関係が、細孔半径が300オン
グストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をX
とし、細孔半径が25オングストローム以上で100オ
ングストローム未満の細孔の占める細孔容積の合計値を
Yとし、細孔半径が100オングストローム以上で30
0オングストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計
値をZとしたとき、YがXの70%以上であり、ZがX
の20%以下であるような細孔構造を有するアルミナ担
体に、銀および錫を含有させてなる排ガス浄化用触媒を
特徴とするものであり、該触媒層は、粉体または成型し
た状態で排ガスの流通空間に配置するのが好ましい。ま
た、本発明の第2の実施態様は、多数の貫通孔を有する
耐火性材料からなる支持基質と、該支持基質における少
なくとも該貫通孔の内表面に上記した触媒を被覆した触
媒被覆構造体を特徴とするものである。またさらに、本
発明の第3の発明は希薄空燃比で運転される内燃機関の
燃焼排ガスを触媒含有層と接触させて排ガス中のNOx
を除去する方法において、該触媒含有層に含まれる触媒
は前記第1の実施態様における触媒または第2の実施態
様における触媒被覆構造体である排ガス浄化方法を特徴
とするものである。
【0013】
【発明の実施の態様】以下、本発明の詳細およびその作
用についてさらに具体的に説明する。 (触媒の構造およびその製法)本発明の排ガス浄化用触
媒の主成分の1つであるアルミナは、例えば鉱物学上ベ
ーマイト、擬ベーマイト、バイアライト、あるいはノル
ストランダイトに分類される水酸化アルミニウムの粉体
やゲルを、空気中あるいは真空中で300〜800℃、
好ましくは400〜900℃で加熱脱水することによつ
て、結晶学的γ−型、η−型、δ−型、χ−型あるいは
その混合型に分類されるアルミナに相転移させたものが
脱硝性能上好ましい。他の結晶構造をとるアルミナ、例
えばα−型のアルミナは極端に比表面積が小さく固体酸
性にも乏しいので本発明の触媒成分としては不適当であ
る。
用についてさらに具体的に説明する。 (触媒の構造およびその製法)本発明の排ガス浄化用触
媒の主成分の1つであるアルミナは、例えば鉱物学上ベ
ーマイト、擬ベーマイト、バイアライト、あるいはノル
ストランダイトに分類される水酸化アルミニウムの粉体
やゲルを、空気中あるいは真空中で300〜800℃、
好ましくは400〜900℃で加熱脱水することによつ
て、結晶学的γ−型、η−型、δ−型、χ−型あるいは
その混合型に分類されるアルミナに相転移させたものが
脱硝性能上好ましい。他の結晶構造をとるアルミナ、例
えばα−型のアルミナは極端に比表面積が小さく固体酸
性にも乏しいので本発明の触媒成分としては不適当であ
る。
【0014】また、該アルミナは窒素ガス吸着法により
測定された細孔半径が300オングストローム以下の細
孔の占める細孔容積の合計値をXとし、細孔半径が25
オングストローム以上で100オングストローム未満の
細孔の占める細孔容積の合計値をYとし、細孔半径が1
00オングストローム以上で300オングストローム以
下の細孔の占める細孔容積の合計値をZとしたとき、Y
がXの70%以上であり、ZがXの20%以下であるよ
うな細孔構造を有するアルミナであることが望ましい。
細孔構造が、上記した条件を満たさないアルミナを本発
明の触媒における担体として用いた場合には、これによ
り構成される排ガス浄化用触媒は水蒸気共存下での排ガ
スの脱硝性能が不十分であつた。従って、本発明の触媒
成分として有効なアルミナは、上記した結晶構造および
細孔特性を有するものが適切であるといえる。
測定された細孔半径が300オングストローム以下の細
孔の占める細孔容積の合計値をXとし、細孔半径が25
オングストローム以上で100オングストローム未満の
細孔の占める細孔容積の合計値をYとし、細孔半径が1
00オングストローム以上で300オングストローム以
下の細孔の占める細孔容積の合計値をZとしたとき、Y
がXの70%以上であり、ZがXの20%以下であるよ
うな細孔構造を有するアルミナであることが望ましい。
細孔構造が、上記した条件を満たさないアルミナを本発
明の触媒における担体として用いた場合には、これによ
り構成される排ガス浄化用触媒は水蒸気共存下での排ガ
スの脱硝性能が不十分であつた。従って、本発明の触媒
成分として有効なアルミナは、上記した結晶構造および
細孔特性を有するものが適切であるといえる。
【0015】また本発明の排ガス浄化用触媒は、以下の
ような触媒である。本触媒は、上記した結晶構造および
細孔特性を有するアルミナに、銀および錫を含有させて
なるものである。アルミナに含有される銀および錫の状
態は、特に限定されず、例えば銀の場合には金属状態、
酸化物状態、錫との合金状態、錫との複合酸化物状態お
よびこれらの混合状態など、また錫の場合には金属状
態、酸化物状態、銀との合金状態、銀との複合酸化物状
態およびこれらの混合状態などが挙げられる。特に、自
動車などの内燃機関の燃焼排ガス組成は運転状態によっ
てその都度変化するため、触媒は還元雰囲気および酸化
雰囲気に曝されるため、触媒を構成する金属の状態は、
雰囲気の変化に伴い可逆的に変化することが想定され
る。銀および錫の出発原料は特に限定されないが、水可
溶性塩の使用が好ましい。
ような触媒である。本触媒は、上記した結晶構造および
細孔特性を有するアルミナに、銀および錫を含有させて
なるものである。アルミナに含有される銀および錫の状
態は、特に限定されず、例えば銀の場合には金属状態、
酸化物状態、錫との合金状態、錫との複合酸化物状態お
よびこれらの混合状態など、また錫の場合には金属状
態、酸化物状態、銀との合金状態、銀との複合酸化物状
態およびこれらの混合状態などが挙げられる。特に、自
動車などの内燃機関の燃焼排ガス組成は運転状態によっ
てその都度変化するため、触媒は還元雰囲気および酸化
雰囲気に曝されるため、触媒を構成する金属の状態は、
雰囲気の変化に伴い可逆的に変化することが想定され
る。銀および錫の出発原料は特に限定されないが、水可
溶性塩の使用が好ましい。
【0016】そして、本発明に係る触媒におけるアルミ
ナに、銀および錫を含有させる方法は特に限定されず従
来から行われている手法、例えば吸着法、ポアフィリン
グ法、インシピエントウェットネス法、蒸発乾固法、ス
プレー法などの含浸法や混練法および物理混合法など通
常採用されている公知の方法を任意に採用することがで
きる。この場合、アルミナあるいはアルミナ前駆体物質
に銀と錫の塩を同時に担持させた後、乾燥、焼成しても
よいし、銀と錫の塩を逐次的に担持させた後、乾燥、焼
成してもよいが、脱硝性能の点でアルミナあるいはアル
ミナ前駆体物質に予め銀塩を担持させて乾燥した後、錫
塩を担持させて乾燥、焼成するか、あるいは銀塩を担持
させた後、乾燥、焼成し、さらに錫塩を担持して乾燥、
焼成した方が好ましい。
ナに、銀および錫を含有させる方法は特に限定されず従
来から行われている手法、例えば吸着法、ポアフィリン
グ法、インシピエントウェットネス法、蒸発乾固法、ス
プレー法などの含浸法や混練法および物理混合法など通
常採用されている公知の方法を任意に採用することがで
きる。この場合、アルミナあるいはアルミナ前駆体物質
に銀と錫の塩を同時に担持させた後、乾燥、焼成しても
よいし、銀と錫の塩を逐次的に担持させた後、乾燥、焼
成してもよいが、脱硝性能の点でアルミナあるいはアル
ミナ前駆体物質に予め銀塩を担持させて乾燥した後、錫
塩を担持させて乾燥、焼成するか、あるいは銀塩を担持
させた後、乾燥、焼成し、さらに錫塩を担持して乾燥、
焼成した方が好ましい。
【0017】触媒全体に対する金属換算での銀および錫
の含有量は特に限定されないが、それぞれ0.1〜10
重量%、0.001〜5重量%であることが好ましい。
の含有量は特に限定されないが、それぞれ0.1〜10
重量%、0.001〜5重量%であることが好ましい。
【0018】乾燥温度は、特に限定するものではなく通
常80〜120℃程度で乾燥する。また、焼成温度は3
00〜1000℃、好ましくは400〜900℃程度で
ある。焼成温度が1000℃を超えると、α−アルミナ
への相変態が起こるので好ましくない。このときの雰囲
気は特に限定されないが、触媒組成に応じて空気中、不
活性ガス中、酸素中などの各雰囲気を適宜選択すればよ
い。また、各雰囲気を一定時間毎に交互に代えてもよ
い。
常80〜120℃程度で乾燥する。また、焼成温度は3
00〜1000℃、好ましくは400〜900℃程度で
ある。焼成温度が1000℃を超えると、α−アルミナ
への相変態が起こるので好ましくない。このときの雰囲
気は特に限定されないが、触媒組成に応じて空気中、不
活性ガス中、酸素中などの各雰囲気を適宜選択すればよ
い。また、各雰囲気を一定時間毎に交互に代えてもよ
い。
【0019】本発明の第1の実施態様において、排ガス
浄化用の触媒層を形成するに際し、該触媒層は上記した
触媒を所定の形状に成型または粉末状態のまま目的とす
る排ガスが流通する一定の空間内に充填する。触媒層を
成型体とするに際して、その形状は特に制限されず、例
えば粉体、球状、円筒状、ハニカム状、螺旋状、粒状、
ペレット状、リング状など種々の形状を採用することが
できる。これらの形状、大きさなどは使用条件に応じて
任意に選択すればよい。
浄化用の触媒層を形成するに際し、該触媒層は上記した
触媒を所定の形状に成型または粉末状態のまま目的とす
る排ガスが流通する一定の空間内に充填する。触媒層を
成型体とするに際して、その形状は特に制限されず、例
えば粉体、球状、円筒状、ハニカム状、螺旋状、粒状、
ペレット状、リング状など種々の形状を採用することが
できる。これらの形状、大きさなどは使用条件に応じて
任意に選択すればよい。
【0020】次に、本発明の第2の実施態様の排ガス浄
化用触媒被覆構造体について説明する。ここでいう触媒
被覆構造体とは、多数の貫通孔を有する耐火性材料で構
成された一体構造の支持基質の少なくとも貫通孔の内表
面に触媒を被覆した構造を有するものである。
化用触媒被覆構造体について説明する。ここでいう触媒
被覆構造体とは、多数の貫通孔を有する耐火性材料で構
成された一体構造の支持基質の少なくとも貫通孔の内表
面に触媒を被覆した構造を有するものである。
【0021】該支持基質には、多数の貫通孔が排ガスの
流通方向に沿つて設けられるが、その流通方向に垂直な
断面において、通常、開孔率60〜90%、好ましくは
70〜90%であって、その数は1平方インチ(5.0
6cm2)当り30〜700個、好ましくは200〜6
00個である。触媒は、少なくとも該貫通孔の内表面上
に被覆されるが、その支持基質の端面や側面に被覆され
ていてもよい。
流通方向に沿つて設けられるが、その流通方向に垂直な
断面において、通常、開孔率60〜90%、好ましくは
70〜90%であって、その数は1平方インチ(5.0
6cm2)当り30〜700個、好ましくは200〜6
00個である。触媒は、少なくとも該貫通孔の内表面上
に被覆されるが、その支持基質の端面や側面に被覆され
ていてもよい。
【0022】該耐火性支持基質としは、α−アルミナ、
ムライト、コージェライト、シリコンカーバイトなどの
セラミックスやオーステナイト系、フェライト系のステ
ンレス鋼などの金属などが使用される。形状もハニカム
やフォームなどの慣用のものが使用できる。好ましいも
のは、コージェライト製やステンレス鋼製のハニカム状
の支持基質である。
ムライト、コージェライト、シリコンカーバイトなどの
セラミックスやオーステナイト系、フェライト系のステ
ンレス鋼などの金属などが使用される。形状もハニカム
やフォームなどの慣用のものが使用できる。好ましいも
のは、コージェライト製やステンレス鋼製のハニカム状
の支持基質である。
【0023】該支持基質への触媒の被覆方法としては、
−定の粒度に整粒した本発明の触媒をバインダーと共
に、またはバインダーを用いないで前記支持基質の少な
くとも貫通孔の内表面に被覆する、いわゆる通常のウォ
ッシュコート法やゾル−ゲル法が適用できる。また、上
記の支持基質に予めアルミナを被覆しておいて、これに
本発明の触媒活性物質の担持処理を行って触媒被覆層を
形成してもよい。支持基質への触媒層の被覆量は限定さ
れないが、支持基質単位体積当り50〜250g/l程
度が好ましく、100〜200g/l程度とすることが
より好ましい。
−定の粒度に整粒した本発明の触媒をバインダーと共
に、またはバインダーを用いないで前記支持基質の少な
くとも貫通孔の内表面に被覆する、いわゆる通常のウォ
ッシュコート法やゾル−ゲル法が適用できる。また、上
記の支持基質に予めアルミナを被覆しておいて、これに
本発明の触媒活性物質の担持処理を行って触媒被覆層を
形成してもよい。支持基質への触媒層の被覆量は限定さ
れないが、支持基質単位体積当り50〜250g/l程
度が好ましく、100〜200g/l程度とすることが
より好ましい。
【0024】次に、本発明の第3の実施態様の排ガス浄
化方法について説明する。この第3の実施態様は、第1
の実施態様の触媒や第2の実施態様の触媒被覆構造体を
使用して、これと排ガス中のCO、HCおよびH2とい
つた還元性成分をΝOxおよびO2といつた酸化性成分
で完全酸化するに要する化学量論量近傍から過剰の酸素
を含有する排ガスと接触させることによつて、NOxは
N2とH2Oにまで還元分解されると同時に、HCなど
の還元剤もCO2とH2Oに酸化される。
化方法について説明する。この第3の実施態様は、第1
の実施態様の触媒や第2の実施態様の触媒被覆構造体を
使用して、これと排ガス中のCO、HCおよびH2とい
つた還元性成分をΝOxおよびO2といつた酸化性成分
で完全酸化するに要する化学量論量近傍から過剰の酸素
を含有する排ガスと接触させることによつて、NOxは
N2とH2Oにまで還元分解されると同時に、HCなど
の還元剤もCO2とH2Oに酸化される。
【0025】ディーゼルエンジンの排ガスのように、排
ガスそのもののHC/NOx比が低い場合には、排ガス
中にメタン換算濃度で数百〜数千ppm程度の燃料HC
を追加添加した後、本発明の触媒と接触させるシステム
を採用すれば充分に高いNOx除去率を達成できる。
尚、ここでいうHCとは、パラフィン系炭化水素、オレ
フィン系炭化水素および芳香族系炭化水素、アルコー
ル、アルデヒド、ケトン、エーテルなどの含酸素有機化
合物、ガソリン、灯油、軽抽、A重油などを含んだもの
を意昧する。
ガスそのもののHC/NOx比が低い場合には、排ガス
中にメタン換算濃度で数百〜数千ppm程度の燃料HC
を追加添加した後、本発明の触媒と接触させるシステム
を採用すれば充分に高いNOx除去率を達成できる。
尚、ここでいうHCとは、パラフィン系炭化水素、オレ
フィン系炭化水素および芳香族系炭化水素、アルコー
ル、アルデヒド、ケトン、エーテルなどの含酸素有機化
合物、ガソリン、灯油、軽抽、A重油などを含んだもの
を意昧する。
【0026】本発明による触媒を用いて、希薄空燃比の
領域で運転される内燃機関の燃焼排気ガスを浄化する際
のガス空間速度(SV)は、特に限定されるものではな
いが、SV5,000h−1以上で200,000h
−1以下とすることが好ましい。
領域で運転される内燃機関の燃焼排気ガスを浄化する際
のガス空間速度(SV)は、特に限定されるものではな
いが、SV5,000h−1以上で200,000h
−1以下とすることが好ましい。
【0027】そして、ガス組成を一定とした場合の脱硝
率は触媒の種類とHCの種類に依存するが、本発明の触
媒を用いた場合は、例えばC2〜C6のパラフィン、オ
レフィンおよびC6〜C9の芳香族HCに対しては45
0〜600℃、C6〜C9のパラフィンおよびオレフィ
ンに対しては350〜550℃、C1O〜C25のパラ
フィンおよびオレフィンに対しては250〜5Ο0℃で
高い脱硝率を示すため触媒層入口温度を100℃以上で
700℃以下、好ましくは200℃以上で600℃以下
にすることが必要である。
率は触媒の種類とHCの種類に依存するが、本発明の触
媒を用いた場合は、例えばC2〜C6のパラフィン、オ
レフィンおよびC6〜C9の芳香族HCに対しては45
0〜600℃、C6〜C9のパラフィンおよびオレフィ
ンに対しては350〜550℃、C1O〜C25のパラ
フィンおよびオレフィンに対しては250〜5Ο0℃で
高い脱硝率を示すため触媒層入口温度を100℃以上で
700℃以下、好ましくは200℃以上で600℃以下
にすることが必要である。
【0028】
【実施例】以下に実施例および比較例により、本発明を
更に詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例に限定
されるものでない。 (1)アルミナの選定 使用アルミナ担体の選定のために、表1に示すような比
表面積と細孔分布を有する種々のγ一アルミナにおい
て、a〜cが本発明の範囲に入るアルミナであり、d〜
gが本発明の範囲外のアルミナである。尚、a〜gのア
ルミナの細孔分布は、カルロエルバ(社)製のソープト
マチックにより測定した。
更に詳細に説明する。但し、本発明は下記実施例に限定
されるものでない。 (1)アルミナの選定 使用アルミナ担体の選定のために、表1に示すような比
表面積と細孔分布を有する種々のγ一アルミナにおい
て、a〜cが本発明の範囲に入るアルミナであり、d〜
gが本発明の範囲外のアルミナである。尚、a〜gのア
ルミナの細孔分布は、カルロエルバ(社)製のソープト
マチックにより測定した。
【0029】
【表1】 ─────────────────────────────── アルミナ 比表面積 細 孔 分 布 (m2/g) Y/X(%) Z/X(%) ─────────────────────────────── a 241 83.2 2.4 b 219 87.0 3.9 c 174 88.4 4.4 d 199 47.0 0.7 e 177 68.5 4.9 f 241 51.0 45.9 g 266 71.1 22.7 ───────────────────────────────
【0030】[実施例1]表1のγ一アルミナaの前駆
体物質であるアルミナ水和物300gを、硝酸銀16.
lgを含む500ml水溶液に浸漬した後、撹拌しなが
ら加熱し水分を蒸発させた。これを110℃で通風乾燥
後、空気中600℃で3時間焼成し触媒aを得た。次
に、該触媒a100gを塩化第二錫5水和物0.3g含
む500ml水溶液に浸漬した後、乾燥後の焼成温度を
550℃とした以外は前記と同様の方法にて触媒Aを得
た。なお、触媒Aにおける金属換算でのAgおよびSn
の含有量は、触媒全体に対してそれぞれ4.5重量%、
0.1重量%である。
体物質であるアルミナ水和物300gを、硝酸銀16.
lgを含む500ml水溶液に浸漬した後、撹拌しなが
ら加熱し水分を蒸発させた。これを110℃で通風乾燥
後、空気中600℃で3時間焼成し触媒aを得た。次
に、該触媒a100gを塩化第二錫5水和物0.3g含
む500ml水溶液に浸漬した後、乾燥後の焼成温度を
550℃とした以外は前記と同様の方法にて触媒Aを得
た。なお、触媒Aにおける金属換算でのAgおよびSn
の含有量は、触媒全体に対してそれぞれ4.5重量%、
0.1重量%である。
【0031】[実施例2〜実施例3および比較例1〜比
較例4]同様に、表1に示すγ一アルミナb〜gが得ら
れる前駆体物質であるアルミナ水和物を用いた以外は、
実施例1と同様にしてそれぞれ触媒B(実施例2)、触
媒C(実施例3)、触媒D(比較例1)、触媒E(比較
例2)、触媒F(比較例3)、触媒G(比較例4)を得
た。また、実施例1の触媒Aの調製に際し、銀の含有量
を3.6重量%、5重量%とした以外は実施例1と同様
にして、それぞれ触媒H(実施例4)および触媒I(実
施例5)を、錫の含有量を0.05重量%、0.2重量
%とした以外は実施例1と同様にして触媒J(実施例
6)および触媒K(実施例7)を得た。
較例4]同様に、表1に示すγ一アルミナb〜gが得ら
れる前駆体物質であるアルミナ水和物を用いた以外は、
実施例1と同様にしてそれぞれ触媒B(実施例2)、触
媒C(実施例3)、触媒D(比較例1)、触媒E(比較
例2)、触媒F(比較例3)、触媒G(比較例4)を得
た。また、実施例1の触媒Aの調製に際し、銀の含有量
を3.6重量%、5重量%とした以外は実施例1と同様
にして、それぞれ触媒H(実施例4)および触媒I(実
施例5)を、錫の含有量を0.05重量%、0.2重量
%とした以外は実施例1と同様にして触媒J(実施例
6)および触媒K(実施例7)を得た。
【0032】[比較例5]実施例5において、錫を含有
しない以外は実施例5と同様にして触媒Lを得た。
しない以外は実施例5と同様にして触媒Lを得た。
【0033】[比較例6]実施例1において、銀を含有
せずかつ錫の含有量を2%とした以外は実施例1と同様
にして触媒Mを得た。
せずかつ錫の含有量を2%とした以外は実施例1と同様
にして触媒Mを得た。
【0034】[実施例8]ハニカム触媒の製造 上記の粉末触媒Aの60gを、アルミナゾル(Αl20
3固形分10重量%)8gおよび水120mlと共にボ
ールミルポットに仕込み、湿式粉砕してスラリーを得
た。このスラリーの中に、市販の400cpsi(セル
/inch2)コージェライトハニカム基質からくり貫
かれた直径1インチ、長さ2.5インチの円筒状コアを
浸漬し、引き上げた後余分のスラリーをエアーブローで
除去して乾燥した。その後、500℃で30分焼成し、
ハニカム1L当たりドライ換算で150gの固形分を被
覆して0.1%Sn/4.5%Αg/Αl203組成の
ハニカム触媒Nを得た。
3固形分10重量%)8gおよび水120mlと共にボ
ールミルポットに仕込み、湿式粉砕してスラリーを得
た。このスラリーの中に、市販の400cpsi(セル
/inch2)コージェライトハニカム基質からくり貫
かれた直径1インチ、長さ2.5インチの円筒状コアを
浸漬し、引き上げた後余分のスラリーをエアーブローで
除去して乾燥した。その後、500℃で30分焼成し、
ハニカム1L当たりドライ換算で150gの固形分を被
覆して0.1%Sn/4.5%Αg/Αl203組成の
ハニカム触媒Nを得た。
【0035】以下に上記した実施例1〜8および比較例
1〜6の触媒を用いて形成した排ガス浄化用触媒につい
て、種々の条件下において脱硝性能を評価した結果につ
いて述べる。 [性能評価例1]実施例1の触媒Aを加圧成型した後、
粉砕して粒度を250〜500μmに整粒し、内径21
mmのステンレス製反応管に充填して触媒層を形成し、
これを常圧固定床流通反応装置に装着した。この触媒層
に、モデル排ガスとしてNO:750ppm,灯油(C
1):4500ppm,O2:10%,Η2O:10%,
残部:N2からなる混合ガスを空間速度78,000h
−1で通過させた。反応管出口ガス組成の分析におい
て、NOとNO2の濃度については化学発光式NOx計
で測定し、N2O濃度はΡorapack Qカラムを
装着したガスクロマトグラフ・熱伝導度検出器を用いて
測定した。触媒層入口温度を100〜700℃の範囲の
所定温度に設定し、各所定温度毎に反応管出口ガス組成
が安定した時点の値を用い、脱硝率を以下の数式1で定
義した。また、本発明のいずれの触媒でもN2Oおよび
NO2は殆ど生成しなかった。
1〜6の触媒を用いて形成した排ガス浄化用触媒につい
て、種々の条件下において脱硝性能を評価した結果につ
いて述べる。 [性能評価例1]実施例1の触媒Aを加圧成型した後、
粉砕して粒度を250〜500μmに整粒し、内径21
mmのステンレス製反応管に充填して触媒層を形成し、
これを常圧固定床流通反応装置に装着した。この触媒層
に、モデル排ガスとしてNO:750ppm,灯油(C
1):4500ppm,O2:10%,Η2O:10%,
残部:N2からなる混合ガスを空間速度78,000h
−1で通過させた。反応管出口ガス組成の分析におい
て、NOとNO2の濃度については化学発光式NOx計
で測定し、N2O濃度はΡorapack Qカラムを
装着したガスクロマトグラフ・熱伝導度検出器を用いて
測定した。触媒層入口温度を100〜700℃の範囲の
所定温度に設定し、各所定温度毎に反応管出口ガス組成
が安定した時点の値を用い、脱硝率を以下の数式1で定
義した。また、本発明のいずれの触媒でもN2Oおよび
NO2は殆ど生成しなかった。
【0036】
【式1】
【0037】実施例2〜7および比較例1〜6の触媒に
ついても同様なモデルガス評価を行った。表2に、上記
実施例および比較例の触媒について触媒層温度425℃
の時の脱硝率C425(%)を示す。本発明の実施例の
触媒A〜C、H〜Kおよび比較例の触媒Lは、比較例の
触媒D〜GおよびMに比べ70%以上の高い脱硝性能を
示した。
ついても同様なモデルガス評価を行った。表2に、上記
実施例および比較例の触媒について触媒層温度425℃
の時の脱硝率C425(%)を示す。本発明の実施例の
触媒A〜C、H〜Kおよび比較例の触媒Lは、比較例の
触媒D〜GおよびMに比べ70%以上の高い脱硝性能を
示した。
【0038】[性能評価例2]性能評価例1において、
実施例8のハニカム触媒Nを直径1.5cm、長さ3.
2cmの円筒状に加工し、内径15mmのステンレス製
反応管に充填した。該触媒層に対して、フィードするガ
スの空間速度を13,000h−1とした以外は性能評
価例1と同様のモデルガスによる評価試験を行った。表
2に示すように、ハニカム触媒層でも70%以上の高い
脱硝性能を示すことがわかる。
実施例8のハニカム触媒Nを直径1.5cm、長さ3.
2cmの円筒状に加工し、内径15mmのステンレス製
反応管に充填した。該触媒層に対して、フィードするガ
スの空間速度を13,000h−1とした以外は性能評
価例1と同様のモデルガスによる評価試験を行った。表
2に示すように、ハニカム触媒層でも70%以上の高い
脱硝性能を示すことがわかる。
【0039】
【表2】 ─────────────────────────── 触 媒 脱硝率(%) ─────────────────────────── 実施例1 触媒A 86.9 実施例2 触媒B 80.0 実施例3 触媒C 81.9 比較例1 触媒D 19.4 比較例2 触媒E 2.8 比較例3 触媒F 27.9 比較例4 触媒G 25.5 実施例4 触媒H 86.6 実施例5 触媒I 73.2 実施例6 触媒J 83.1 実施例7 触媒K 77.0 比較例5 触媒L 86.7 比較例6 触媒M 28.0 実施例8 触媒N 74.7 ───────────────────────────
【0040】[性能評価例3]実施例1、実施例6およ
び比較例5の触媒について、性能評価例1のガス組成に
更にSO2を50ppm共存させて1時間反応を行なつ
た。表3に、1時間後の触媒層温度425℃での各触媒
の脱硝率C425(%)を示す。本発明の実施例の触媒
は、比較例の触媒に比べ1時間後でも45%以上の活性
を維持した。
び比較例5の触媒について、性能評価例1のガス組成に
更にSO2を50ppm共存させて1時間反応を行なつ
た。表3に、1時間後の触媒層温度425℃での各触媒
の脱硝率C425(%)を示す。本発明の実施例の触媒
は、比較例の触媒に比べ1時間後でも45%以上の活性
を維持した。
【0041】[性能評価例4]性能評価例1において、
実施例1、実施例6および比較例5の触媒を用い、N
O:750ppm,灯油(C1):1%,O2:10
%,SO2:3ppm,H2O:10%,残部N2から
なる混合ガス組成とした以外は、性能評価例1と同様な
方法にて評価を行つた。表3に、4時間後の触媒層温度
425℃での各触媒の脱硝率C425(%)を示す。本
発明の触媒は、比較例の触媒に比べ90%以上の高い活
性を示した。
実施例1、実施例6および比較例5の触媒を用い、N
O:750ppm,灯油(C1):1%,O2:10
%,SO2:3ppm,H2O:10%,残部N2から
なる混合ガス組成とした以外は、性能評価例1と同様な
方法にて評価を行つた。表3に、4時間後の触媒層温度
425℃での各触媒の脱硝率C425(%)を示す。本
発明の触媒は、比較例の触媒に比べ90%以上の高い活
性を示した。
【0042】
【表3】 ──────────────────────── 触 媒 性能評価例3 性能評価例4 ──────────────────────── 実施例1 49.8 91.1 実施例6 48.5 93.0 比較例5 29.5 79.9 ────────────────────────
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明による排ガス浄化
用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体およびこれらを用
いた排ガス浄化方法によれば、水蒸気が共存する希薄燃
焼排ガス中に含まれる窒素酸化物を高い転化率で還元浄
化できること、またSOx耐久性を有することから内燃
機関の燃焼排ガス中の窒素酸化物の浄化に有用である。
用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体およびこれらを用
いた排ガス浄化方法によれば、水蒸気が共存する希薄燃
焼排ガス中に含まれる窒素酸化物を高い転化率で還元浄
化できること、またSOx耐久性を有することから内燃
機関の燃焼排ガス中の窒素酸化物の浄化に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 B01D 53/36 102H (72)発明者 加岳井 敦 千葉県市川市中国分3−18−5 住友金属 鉱山株式会社中央研究所内 (72)発明者 茅野 邦秀 静岡県駿東郡長泉町東野147−52
Claims (4)
- 【請求項1】 窒素ガス吸着法により測定された細孔半
径と細孔容積の関係が、細孔半径が300オングストロ
ーム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をXとし、細
孔半径が25オングストローム以上で100オングスト
ローム未満の細孔の占める細孔容積の合計値をYとし、
細孔半径が100オングストローム以上で300オング
ストローム以下の細孔の占める細孔容積の合計値をΖと
したとき、YがXの70%以上であり、ZがXの20%
以下であるような細孔構造を有するアルミナ担体に、銀
および錫を含有させてなることを特徴とする排ガス浄化
用触媒。 - 【請求項2】 多数の貫通孔を有する耐火性材料からな
る一体構造の支持基質における少なくとも貫通孔の内表
面上に、請求項1記載の触媒を被覆してなることを特徴
とする排ガス浄化用触媒被覆構造体。 - 【請求項3】 希薄空燃比で運転される内燃機関の燃焼
排ガスを、触媒含有層と接触させることからなる炭化水
素を還元剤とする排ガス浄化方法において、前記触媒含
有層に含まれる触媒は請求項1記載の排ガス浄化用触媒
であることを特徴とする排ガス浄化方法。 - 【請求項4】 前記触媒含有層に含まれる触媒は請求項
2記載の排ガス浄化用触媒被覆構造体で構成されている
ことを特徴とする請求項3記載の排ガス浄化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8245626A JPH1066871A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体および排ガス浄化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8245626A JPH1066871A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体および排ガス浄化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1066871A true JPH1066871A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=17136483
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8245626A Pending JPH1066871A (ja) | 1996-08-28 | 1996-08-28 | 排ガス浄化用触媒、排ガス浄化用触媒被覆構造体および排ガス浄化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1066871A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6519839B1 (en) * | 1999-07-07 | 2003-02-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of and apparatus for manufacturing film cartridge |
-
1996
- 1996-08-28 JP JP8245626A patent/JPH1066871A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6519839B1 (en) * | 1999-07-07 | 2003-02-18 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of and apparatus for manufacturing film cartridge |
US6694607B2 (en) | 1999-07-07 | 2004-02-24 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Method of and apparatus for manufacturing film cartridge |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050725 |
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A02 | Decision of refusal |
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