JPH11262631A - 排ガス浄化システム - Google Patents

排ガス浄化システム

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JPH11262631A
JPH11262631A JP10066658A JP6665898A JPH11262631A JP H11262631 A JPH11262631 A JP H11262631A JP 10066658 A JP10066658 A JP 10066658A JP 6665898 A JP6665898 A JP 6665898A JP H11262631 A JPH11262631 A JP H11262631A
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俊之 大橋
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車等の排気ガスから大気中に放出される
有害成分を大幅に低減することが可能な排気ガス浄化シ
ステムを提供する。 【解決手段】 炭化水素系成分を燃料とする燃焼器と、
前記燃焼器の排気ガスが流通する排気管に配置された排
ガス浄化触媒とを具備し、CO2 を400℃以上の温度
で吸収する炭酸ガス吸収材は、前記燃焼器と前記浄化触
媒の間の前記排気管に配置されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、自動車の排気ガス
の浄化や、炭化水素系成分を燃料とするエネルギープラ
ントや化学プラントの排気ガスの浄化に応用される排気
ガス浄化システムに関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、自動車の排気ガスに含有される
有害物質である一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NO
x )、炭化水素(HC)は、空気比(空気と燃料の混合
比)の最適化と三元触媒と称される排気ガス浄化触媒
(Ru,Ptなどの貴金属)の作用により低減される。
【0003】前記CO,HCは、次式の反応にしたがっ
て炭酸ガス(CO2 )と水素(H2)、炭酸ガス(CO2
)と水(H2 O)を生成する。 CO+H2 O→CO2 +H2 HC+O2 →CO2 +H2 O しかしながら、前記CO,HCの反応においてCO2
多く存在すると、COの酸化等が円滑に進行しないこと
が予想される。また、COの酸化により生成したCO2
は地球温暖化防止の観点からも大気中に放出されること
は好ましくない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、自動車等の
排気ガスから大気中に放出される有害成分を大幅に低減
することが可能な排気ガス浄化システムを提供しようと
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる排気ガス
浄化システムは、炭化水素系成分を燃料とする燃焼器
と、前記燃焼器の排気ガスが流通する排気管に配置され
た排ガス浄化触媒と、前記燃焼器と前記浄化触媒の間の
前記排気管に配置されるCO2 を400℃以上の温度で
吸収する炭酸ガス吸収材とを具備したことを特徴とする
ものである。前記炭酸ガス吸収材は、リチウムの複合酸
化物であることが好ましい。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる排気ガス浄
化システムを図面を参照して詳細に説明する。図1は、
本発明の排気ガス浄化システムを示す概略図である。図
中の1は、炭化水素系成分を燃料とする燃焼器である。
排気管2は、前記燃焼器1に連結され、その排気ガスが
流通する。CO2 を400℃以上の温度で吸収する炭酸
ガス吸収材3は、前記排気管2に配置され、さらに排ガ
ス浄化触媒4は前記炭酸ガス吸収材3後段の前記排気管
2に配置されている。
【0007】前記燃焼器1の燃料は、炭化水素系成分で
あれば特に限定されないが、具体的にはガソリン、メタ
ノールが用いられる。前記燃焼器としては、例えばガソ
リンエンジン、ディーゼルエンジン等を挙げることがで
きる。
【0008】前記は排ガス浄化触媒としては、例えばR
u,Pt,Pdなどの貴金属、Ni,Fe,Co等の酸
化物等を挙げることかできる。前記炭酸ガス吸収材は、
CO2 を400℃以上の温度で吸収する性質を有する材
料である。具体的には、リチウムの複合酸化物(リチウ
ムと無機酸化物の化合物)が挙げられる。この無機酸化
物としては、例えばZrO2 ,Al23 ,MgO,C
aO,Fe23 ,CeO2 ,TiO2 ,NiO等を挙
げることができる。
【0009】前記リチウムの複合酸化物、例えばリチウ
ムジルコネート;Li2 ZrO3 は、400℃以上の温
度下でリチウムがCO2 と反応してLi2 CO3 とZr
2を生成する、CO2 吸収反応を生じる。また、前記
リチウムの複合酸化物、例えばリチウムジルコネート;
Li2 ZrO3 はCO2 を吸収した温度域より高温領域
でLi2 CO3 とZrO2 とから再びリチウムの複合酸
化物(Li2 ZrO3)に戻る、CO2 放出反応を起こ
す。
【0010】前記CO2 の吸収・放出の温度領域は、リ
チウムの複合酸化物の種類により異なる。例えば、Li
とZrO2 との複合酸化物であるLi2 ZrO3 はCO
2 吸収反応が400〜580℃で起こり、CO2 放出反
応は600℃以上の温度で起こる。
【0011】すなわち、前記リチウムの複合酸化物から
なる炭酸ガス吸収材はCO2 の吸収温度で一定期間使用
した後、CO2 の放出反応が生じて再生されることが必
要である。このような形態の炭酸ガス吸収材を実現する
には、例えば炭酸ガス吸収材をカートリッジ交換方式と
し、一定期間経過後に取り外して処理する方法、または
自動車の車体に炭酸ガス吸収材の再生機能を付加し、再
生時に発生するCO2を回収する方法が採用される。
【0012】前記炭酸ガス吸収材の形態は、例えば円柱
形状のペレットとし、これを容器内に充填する形態また
はハニカム構造体が挙げられる。前記炭酸ガス吸収材の
量は、排気ガス量に応じて調節される。例えば、炭酸ガ
ス吸収材をカートリッジ方式にする場合には、炭酸ガス
吸収材を予めカートリッジ内に交換時まで所定量のCO
2 を吸収する能力が維持される量を充填する。具体的に
は、排気ガス量が3L/minで、24時間後にカート
リッジを交換する場合、炭酸ガス吸収材の量を約2.2
kg(Li2 ZrO3 の場合)にすることが好ましい。
【0013】前記炭酸ガス吸収材は、400℃以上の温
度にする観点から前述した図1に示す燃焼器1の近傍に
配置することが好ましい。以上説明した本発明の排気ガ
ス浄化システムは、炭化水素系成分を燃料とする燃焼器
と、前記燃焼器の排気ガスが流通する排気管に配置され
た排ガス浄化触媒とを具備し、前記燃焼器と前記浄化触
媒の間の前記排気管にCO2 を400℃以上の温度で吸
収する炭酸ガス吸収材を配置した構造を有するため、排
気ガス中のCO,HC,NOx 等の有害物質を大幅に低
減することができる。
【0014】すなわち、ガソリンエンジンで空燃比を最
適化して運転した燃焼排ガスの組成はCO 0.3 %,N
O 0.05〜0.15%,H2 O 約13%,H2 0.1 〜0.3
%,HC 0 .03〜0.08%,SO2 約0.002 %,O2
0.2 〜0.5 %,CO2 約12%、残りN2 であり、C
2 が全体の約12%を占めている。また、排気ガス中の
成分は触媒の存在下で次のような(1)〜(3)等の反
応がなされる。
【0015】 CO+H2 O→CO2 +H2 …(1) HC+O2 →CO2 +H2 O …(2) 2NO+2CO→2CO2 +N2 …(3) このような燃焼排気ガスの成分組成および触媒の存在下
でのCO,HCの反応、特に(1)式の反応において、
反応生成物であるCO2 をトラップすることにより右側
の反応が促進される。前述した図1に示すように燃焼排
ガスの流路である排気管2の排気ガス浄化触媒4の前段
に炭酸ガス吸収材3を配置することにより、前記燃焼排
気ガスの成分組成中に12%占めるCO2 を吸収して低
減できるために、この吸収材3の後段の排気ガス浄化触
媒4に導入される排気ガスのCO2 の分圧を低減でき
る。その結果、前記(1)式の右側への反応が促進、つ
まりCOのCO2 への生成が促進、されるため、自動車
から排出される排気ガス中のCO量を大幅に低減するこ
とができる。また、前記(2)、(3)式からHC,N
x の量も低減することができる。従って、本発明によ
れば排気ガス中のCO,HC,NOx 等の有害物質を大
幅に低減することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。 (実施例1)まず、Li2 ZrO3 からなる直径10mm
の円柱状ペレット約3kgが充填されたカートリッジを
図1に示す炭酸ガス吸収材とし組み込み、かつ排気ガス
浄化触媒4としてRu−Pt−Pdからなるものを用い
た。
【0017】燃焼器1からガソリンエンジンの燃焼排気
ガス組成を模擬した下記表1に示すガス(400〜50
0℃に予め加熱)を排気管2を通して3L/minの流
量で前記炭酸ガス吸収材3に導入し、さらに排気ガス浄
化触媒4を流通させ、24時間経過後における前記触媒
の出口側のガス組成を分析した。その結果を下記表2に
示す。
【0018】(実施例2)まず、直径200mm、長さ
100mmで1cm2 当たり50個のセルを有するコー
ディエライト製円柱状ハニカム構造基材にLi2 ZrO
3 を含むスラリーを固形分換算で4.5kgコートし、
大気中、800℃で焼成し、えられた構造物を前述した
図1に示す炭酸ガス吸収材とし組み込み、かつ排気ガス
浄化触媒4としてRu−Pt−Pdからなるものを用い
た。
【0019】燃焼器1からガソリンエンジンの燃焼排気
ガス組成を模擬した下記表1に示すガス(400〜50
0℃に予め加熱)を排気管2を通して6L/minの流
量で前記炭酸ガス吸収材3に導入し、さらに排気ガス浄
化触媒4を流通させ、24時間経過後における前記触媒
の出口側のガス組成を分析した。その結果を下記表2に
示す。
【0020】(実施例3)実施例1においてCO2 を吸
収した後の炭酸ガス吸収材に650℃の空気を流通させ
た後、再び、実施例1と同様に燃焼器1からガソリンエ
ンジンの燃焼排気ガス組成を模擬した下記表1に示すガ
ス(400〜500℃に予め加熱)を排気管2を通して
3L/minの流量で前記炭酸ガス吸収材3に導入し、
さらに排気ガス浄化触媒4を流通させ、24時間経過後
における前記触媒の出口側のガス組成を分析した。その
結果を下記表2に示す。
【0021】(比較例1)排気管にRu−Pt−Pdか
らなる排気ガス浄化触媒のみを配置した以外、実施例1
と同様にガソリンエンジンの燃焼排気ガス組成を模擬し
た下記表1に示すガス(400〜500℃に予め加熱)
を排気管を通して3L/minの流量で排気ガス浄化触
媒を流通させ、24時間経過後における前記触媒の出口
側のガス組成を分析した。その結果を下記表2に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】前記表2から明らかなように炭酸ガス吸収
材を排気ガス浄化触媒の前段に配置した実施例1、2の
浄化システムは、排気ガス浄化触媒のみを配置した比較
例1の浄化システムに比べてCO,HC,NOx の有害
物質を効果的に低減できることがわかる。
【0025】また、実施例3に示すようにCO2 を吸収
した後、再生した炭酸ガス吸収材を用いた場合でも、実
施例1と同様、CO,HC,NOx の有害物質を効果的
に低減できることがわかる。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように本発明に係わる排気
ガス浄化システムは、排気ガス中のCO,HC,NOx
の有害物質を効果的に低減できるため、自動車、エネル
ギープラント、化学プラント等に有効に適用することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる排気ガス浄化システムを示す概
略図。
【符号の説明】
1…燃焼器、 2…排気管、 3…炭酸ガス吸収材、 4…排気ガス浄化触媒。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化水素系成分を燃料とする燃焼器と、 前記燃焼器の排気ガスが流通する排気管に配置された排
    ガス浄化触媒と、 前記燃焼器と前記浄化触媒の間の前記排気管に配置され
    るCO2 を400℃以上の温度で吸収する炭酸ガス吸収
    材とを具備したことを特徴とする排気ガス浄化システ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記炭酸ガス吸収材は、リチウムの複合
    酸化物であることを特徴とする請求項1記載の排気ガス
    浄化システム。
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