JPH11505580A

JPH11505580A - 排気流を処理する装置及び方法

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Publication number: JPH11505580A
Application number: JP8528400A
Authority: JP
Inventors: サング，シアング; バーク，パリトツク・エル
Original assignee: Engelhard Corp
Current assignee: BASF Catalysts LLC
Priority date: 1995-03-23
Filing date: 1996-02-09
Publication date: 1999-05-21
Also published as: WO1996029141A1; EP0814895A1; DE69613967T2; DE69613967D1; US5603215A; EP0814895B1; ATE203181T1

Abstract

(57)【要約】内燃機関（１０）の排気のような排気流を処理するシステムにおいて、該排気を最初に第１触媒コンバーター（１４）により処理し、そしてその流出物を、間接熱交換器（１８）において外部冷却剤流体、即ち再循環されたエンジン排気以外の冷却剤流体により、該排気を炭化水素トラップ（３０）に導入する前に、冷却して、エンジン運転の少なくとも冷態始動期間中該流出物から炭化水素を吸着させる。このような冷却は、他の場合には使用できない活性炭のような高度に有効な吸着剤物質の利用を可能とする。吸着された炭化水素を、エンジン排気が加熱されるにつれて炭化水素トラップ（３０）から脱着させる。排気を、炭化水素トラップ（３０）から第２触媒コンバーター（３４）に通して炭化水素を酸化する。冷却剤流体は空気であることができ、そして熱交換器（１８）から得られた加熱された空気は、酸化触媒コンバーター（３４５）に導入されて該酸化触媒コンバーター（３４）を少なくとも冷態始動運転期間中加熱しそして追加の酸素を供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】排気流を処理する装置及び方法発明の背景本発明は、ガス状排気流の処理に関し、更に特定的には、冷態始動期間（ｃｏｌｄ−ｓｔａｒｔｐｅｒｉｏｄ）及びその後の運転期間（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｅｒｉｏｄ）の両期間中炭化水素を含む汚染物を含有するエンジン排気流（ｅｎｇｉｎｅｅｘｈａｕｓｔｓｔｒｅａｍ）を処理するための方法及び装置に関する。関連技術排気ガスを触媒と接触させることも含む排気ガス精製案においてエンジン排気のようなガス流から炭化水素を吸着させるための、ゼオライトを包含する分子ふるいは知られている。例えば、ミナミへの１９９１年１月１５日の米国特許第４，９８５，２１０号は、三方触媒（ｔｈｒｅｅ−ｗａｙｃａｔａｌｙｓｔ）の上流の炭化水素トラップで使用されるＹ型ゼオライト又はモルデン沸石（ｍｏｒｄｅｎｉｔｅ）のいずれかと共に三方触媒を使用する、自動車用の排気ガス精製装置に関する。活性炭の床を吸着剤ゾーンの上流に配置することができ、そして弁機構は排気ガス流の或る温度で活性炭床をバイパスするように働く。デュネ（Ｄｕｎｎｅ）等への１９９１年９月２４日の米国特許第５，０５１，２４４号は、エンジン排気流を分子ふるいに通してエンジン運転の冷態始動期間中炭化水素を吸着させることに関する。エンジンが加熱されそして炭化水素が脱着し始めるにつれて、分子ふるいは触媒が運転温度になるまでバイパスされ、該運転温度でガス流は再び分子ふるいを通して流されて炭化水素を脱着しそしてそれらを触媒ゾーンに運ぶ。Ｍ．Ｈｅｉｍｒｉｃｈ、Ｌ．Ｓｍｉｔｈ及びＪ．ＫｏｔｏｗｓｋｉによるＣｏｌｄ−ＳｔａｒｔＨｙｄｒｏｃａｒｂｏｎＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄｅｘｈａｕｓｔＥｍｉｓｓｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌ、と題する論文、ＳＥＡＰｕｂｌｉｃａｔｉｏｎＮｕｍｂｅｒ９２０８４７には、米国特許第５，０５１，２４４号の方法と類似した方法で機能する装置を開示している。Ｐａｔｉｌ等への１９９２年６月３０日の米国特許第５，１２５，２３１号には、炭化水素吸着剤としてβ−ゼオライトの使用（第５欄、６３行乃至第６欄１４行参照）を含む炭化水素放出物を還元するためのエンジン排気装置が開示されている。シリカ／アルミナ比が７０／１〜２００／１の範囲にあるゼオライトは、好ましい吸着剤である（第６欄７〜１１行参照）。この装置は、冷態始動運転期間中第１コンバーターをバイパスさせ、そして第１コンバーターがそのライトーオフ温度（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に達するとき、第２コンバーターをバイパスさせるか又は流出物を第２コンバーターから第１コンバーターに再循環させる（例えば、第１０欄、１０〜２８行）。Ｅｌｌｉｏｔｔへの１９６０年６月２８日の米国特許第２，９４２，９３２号は、排気ガス流中の炭化水素を吸着させ、該炭化水素は排気ガスが加熱されるに連れて脱着される、吸着剤床の使用を開示している。吸着剤床からの流出物はエダクター（ｅｄｕｃｔｏｒ）中の空気と混合されそして酸化触媒ゾーンに供給される。Ｔｏｕｒｔｅｌｌｏｔｔｅ等への１９７２年１０月２４日の米国特許第３，６９９，６８３号には、エンジン排気の処理のために還元触媒床、酸化触媒床及び吸着剤床が直列に配置されている、始動期間中エンジンからの炭化水素放出を防止するための装置を開示している。噴気装置（エアーブロワー）が、還元触媒床と酸化触媒床との間に空気を供給し、そして吸着剤床をバイパスすることを可能とするために弁装置が設けられ、該吸着剤床は、それに高温排気ガスの小さな流れを通すことにより再生される。タケ（Ｔａｋｅ）等への１９９２年１０月２７日の米国特許第５，１５８，７５３号は、エンジン排気ガス精製装置を開示しており、該装置においては、エンジン排気を熱交換器の高温側を通し、次いで炭化水素吸着ゾーンを通し、その流出物をエンジンから出てくる高温排気ガスとの熱交換において熱交換器の低温側を通し、次いで触媒中に通す。１つの態様では、触媒は熱交換器の低温側に含まれる。発明の要約本発明は、エンジン排気流（ｅｎｇｉｎｅｅｘｈａｕｓｔｓｔｒｅａｍ）のような排気流を処理するための装置及び方法に関するものであり、該装置は第１触媒ゾーン及び第２酸化触媒ゾーンを有し、該第１触媒ゾーンと該第２触媒ゾーンとの間には、熱交換器と吸着剤ゾーンが直列流で配置されている。第１触媒ゾーンからの排気流流出物（ｅｘｈａｕｓｔｓｔｒｅａｍｅｆｆｌｕｅｎｔ）は、冷却剤流体、例えば、該流出物が吸着剤ゾーンに入る前に熱交換器を通過させた空気との間接熱交換により冷却される。これは、少なくとも冷態始動運転期間中、吸着剤物質を過度に高い温度から保護しそして排気流からの炭化水素の吸着を高める作用をする。（本明細書及び請求の範囲で使用した“冷却剤流体” は、排気流以外の冷却剤流体又はその一部を意味する）。排気流がエンジン運転中熱せられるにつれて、炭化水素は吸着剤物質から脱着されそして第２酸化触媒ゾーンを通過させられ、該第２酸化触媒ゾーンには熱交換器からの加熱された空気を供給することができる。特に、本発明に従えば、排気流、例えば、炭化水素を含有して成る汚染物を含む内燃機関の排気を処理する方法が提供される。（排気流は、更に酸化窒素を含んでいてもよい。この場合には、第１触媒は、下記したように、三方転化触媒（ｔｈｒｅｅ−ｗａｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｃａｔａｌｙｓｔ）であることができる）。いずれにせよ、この処理は、触媒がこのライトオフ温度（ｌｉｇｈｔ −ｏｆｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）又はそれより低い温度にある冷態始動期間及び触媒がそのライトオフ温度より高い温度にあるその後の運転期間の両期間中排気流を触媒と接触させることを含む。この方法は、下記の（ａ）から（ｅ）の工程を含む。（ａ）少なくとも運転期間中汚染物の少なくとも一部を無害な物質に転化する条件下に、排気流を第１触媒ゾーンで第１触媒と接触させ、そして第１触媒ゾーン流出物を第１触媒ゾーンから取り出す。（ｂ）第１触媒ゾーン流出物を、熱交換ゾーン内で冷却剤流体との熱交換により冷却し、得られる冷却された第１触媒ゾーン流出物及び得られる加熱された冷却剤流体を熱交換器から取り出す。（ｃ）冷却された第１触媒ゾーン流出物を、吸着剤物質、例えば活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−シリカ、シリカ− アルミナの１種又は１種より多くのもの、又は１種又は１種より多くのゼオライトを含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、そして該炭化水素吸着ゾーンにおいて、該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて該冷却された流出物から炭化水素を吸着させる。吸着された炭化水素を、少なくとも冷態始動期間中吸着ゾーン内に保持し、そして運転期間中吸着剤物質から脱着させる。排気流を吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得る。（ｄ）吸着ゾーン流出物を、第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該第２酸化触媒ゾーンにおいて、少なくとも運転期間中吸着ゾーン流出物中の炭化水素の酸化を触媒するように酸化条件下に第２酸化触媒と接触させる。（ｅ）このようにして処理された排気を第２酸化触媒ゾーンから取り出す。本発明の他の観点では、冷却剤流体は酸素含有ガスを含んで成り、そして上記方法は、該加熱された酸素含有ガスを熱交換ゾーンから取り出しそして該加熱された酸素含有ガスの少なくとも一部を第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む。本発明の他の観点に従えば、上記の方法は、該加熱された冷却剤流体から第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達させることを含むことができる。本発明の更に他の観点は、第１触媒ゾーンにおける排気を、第２酸化触媒ゾーンにおける吸着ゾーン流出物と間接熱交換において維持して、第２酸化触媒ゾーン内で吸着ゾーン流出物を加熱することを含む。本発明の更に他の観点は、該排気を、第２酸化触媒ゾーンにおいて、熱交換器からの加熱された冷却剤流体流出物との間接熱交換関係に保つことを含む。例えば、吸着ゾーン流出物を、吸着ゾーン出口においてその温度よりも少なくとも２０℃高い温度に加熱することができる。本発明の他の観点に従えば、下記の構成部品を含んで成る、炭化水素を含有して成る汚染物を含む排気流を処理するための装置が提供される。第１触媒、例えば、三方転化触媒は第１触媒ゾーン内に含まれる。該第１触媒ゾーンは、排気流のソースとガスフロー連通（ｇａｓ−ｆｌｏｗｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）において接続可能な入り口と、第１触媒ゾーンの流出物を排出するための出口を有する。間接熱交換手段は、低温側入り口と低温側出口を含む低温側流路と、高温側入り口及び高温側出口を含む高温側流路を有し、該高温側入り口は第１触媒ゾーンの出口とガスフロー連通において接続されていて、第１触媒ゾーンの流出物を受け入れるようになっている。炭化水素吸着剤物質、例えば活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナの１種又は１種より多くのもの、又は１種又は１種より多くのゼオライトが吸着ゾーン内に含まれ、該吸着ゾーンは、熱交換ゾーンの高温側出口とガスフロー連通において接続された吸着ゾーン入り口を有し、そして吸着ゾーン出口も有する。第２酸化触媒は第２触媒ゾーン内に含まれ、第２触媒ゾーンは吸着剤ゾーン出口とガスフロー連通において接続された第２触媒ゾーン入り口を有する。処理された排気を第２触媒ゾーンからの排出するための第２触媒ゾーン出口が設けられている。本発明の他の装置の観点は、冷却剤流体を熱交換器の低温側流路を通して熱交換器に導入するために、熱交換器の低温側入り口に接続された冷却剤供給手段、例えば、空気ポンプ及び、熱交換器の低温側出口を第２触媒ゾーン入り口とガスフロー連通において接続する第１流体導管手段を更に含むことを提供する。本発明の更に他の観点は、前記装置が、一端で低温側出口に接続されそして他端で第２熱交換器に接続された第２流体導管手段を更に含むということを提供する。本発明の更に他の観点では、第１触媒ゾーンは、間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして第２酸化触媒ゾーンは間接熱交換器の他の流路側を含んで成る。別法として、第２酸化触媒ゾーンは、他の間接熱交換器の一つの流路側を含んで成ることができ、該他の間接熱交換器の他の流路側は、流体導管手段によって第１間接熱交換器の低温側出口に接続されることができる。本発明の他の観点は、以下の説明から明らかになるであろう。図面の簡単な説明第１Ａ図は、内燃機関の排気流を処理するために内燃機関に接続された本発明の１つの態様に従う装置の線図である。第１Ｂ図は、本発明の他の態様に従う装置の第１Ａ図と同様な図である。第２図は、内燃機関の排気に接続された本発明の他の態様の線図である。本発明及びその特定の態様の詳細な説明炭化水素のような汚染物を除去する処理を必要とする排気流は、種々のソースにより発生され、多分その最も普通のものは、内燃機関、主としてガソリン燃料エンジン（ｇａｓｏｌｉｎｅ−ｆｕｅｌｅｄｅｎｇｉｎｅｓ）及びディーゼルエンジンである。揮発性有機化合物のような酸化可能な汚染物を発生する工業的プロセスのような他の排気流のソースが存在し、そしてこれらもまた本発明の方法及び装置により有効に処理される。ガソリンを燃料とするエンジンは、主な汚染物として、未燃焼又は部分燃焼ガソリンから生じる炭化水素（“ＨＣ”）、一酸化炭素（“ＣＯ”）及び種々の酸化窒素（“ＮＯ_x”）を含有する排気を発生する。ディーゼル排気は、ガス状炭化水素、排気温度に依存してガス状又はエーロゾル液体状態であることができる炭化水素可溶性油フラクシヨン、固体炭素質粒状物、ＣＯ及び酸化窒素を含む。関連した技術の上記検討により示されたとおり、１種又は１種より多くの触媒、及び炭化水素トラップであって、エンジン排気が触媒の有効な利用のために十分に高い温度に達する前に冷態始動期間中炭化水素を吸着する作用をするゼオライトのような吸着剤物質である炭化水素トラップを含有する装置を利用することは当業界では知られている。冷態始動期間中炭化水素を吸着させそして排気流が加熱されるにつれて炭化水素を脱着させることにより、炭化水素は、触媒が炭化水素の酸化を効率的に触媒するのに十分に高い温度になるまで有効に貯蔵される。ゼオライトよりも安価でより有効な吸着剤、例えば、炭化水素の吸着においてゼオライトよりも約２倍有効で且つより安価な活性炭が知られている。しかしながら、内燃機関の排気処理システムにおける炭化水素トラップは、十分に４００ ℃以上の温度にしばしばさらされる。酸素の存在下に且つこのような条件下では、活性炭は酸化されるであろう。第１Ａ図は、ガソリンを燃料とするエンジン１０のような内燃機関が排気管１２を有する本発明の１つの態様を線図で示す。エンジン１０は、自動車又は他の車両又は船舶の原動所（ｐｏｗｅｒｐｌａｎｔ）を含んで成ることができ又はそれは定置エンジンを含んで成ることができる。いずれにせよ、排気管１２は、第１触媒コンバーター（ｆｉｒｓｔｃａｔａｌｙｔｉｃｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１４に接続されており、該第１触媒コンバーター内には適当な第１触媒が配置されている。ガソリン燃料エンジンでは、初期触媒処理は、いわゆる“三方転化触媒”の使用によることができる。このような触媒は、実質的に化学量論的空気／燃料含有率を有する燃焼混合物からの排気ガス中の炭化水素及びＣＯを酸化し且つＮＯ_xを還元して無害な物質、即ちＨ₂Ｏ、二酸化炭素及び窒素とすることを同時に有効に触媒することができるので、“三方”と言われるのである。このような触媒は、当業界では周知されており、そして、触媒物質でその壁がコーティングされている複数の微細なガスフロー溝（ｇａｓ−ｆｌｏｗｃｈａｎｎｅｌｓ）を含む吸着ゾーン又はセラミック様の、例えば、コージーライト（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）ハニカムサブストレートを含んで成る。該触媒物質は、白金のような触媒成分を単独で又はロジウム及び／又はパラジウムと組み合わせてその上に分散させたところの活性化アルミナ（ａｃｔｉｖａｔｅｄａｌｕｍｉｎａ）のような耐熱性金属酸化物支持体を含有して成ることができる。該触媒物質は、ニッケル、鉄及び／又はマンガンの酸化物のような他の金属触媒成分並びに他の触媒物質及び／又は促進剤を含有することもできる。三方転化触媒の効率的な運転のためには、排気が化学量論的空気／燃料比にあるか又は化学量論的空気／燃料比に非常に近くて、三方転化触媒が炭化水素及びＣＯのＨ₂Ｏ及び二酸化炭素への酸化及び酸化窒素の窒素への還元の両方を有効に触媒するように、エンジンを運転することは知られている。エンジン１０はディーゼルエンジンであることもでき、その場合に第１触媒コンバーター１４が任意の適当なディーゼル触媒を含むであろうということは認められるであろう。冷態始動運転期間中、第１触媒ゾーンの入り口におけるエンジン１０の排気流が比較的低い温度、即ち周囲の温度からライトオフ温度までの温度、例えば２５０℃であるとき、第１触媒は、炭化水素を含む汚染物を無害な物質に転化するのに、第１触媒のより高い運転温度の場合程効率的又は有効ではなく、そして有意な量の汚染物、特に炭化水素汚染物は、第１触媒コンバーター１４から転化されないで逃げる。冷態始動及び運転期間中のエンジン運転からの全炭化水素放出物の不釣り合いに高いシェアが冷態始動期間中に産み出される（ｅｎｇｅｎｄｅｒｅｄ）ことは当業界では周知されている。第１触媒コンバーター１４の流出物は、導管１６により取り出され、そして間接熱交換器１８に導入される。この熱交換器１８においては、第１触媒ゾーン流出物は熱交換器１８の高温側流路を通過する。（本明細書及び請求の範囲で使用した“間接”熱交換器とは、相対的に高温の流体と低温の流体を一緒に混合することにより起こる熱交換を行うこととは反対に、熱を供給する流体、従って冷却される流体から加熱される流体を分離する壁又は他のバリヤーを通しての熱交換を意味する。本明細書及び請求の範囲で使用した“間接”熱交換器は、２つの流体間の間接熱交換を可能とする好適な装置を意味する。熱交換器１８は、多管式熱交換器（ｔｕｂｅａｎｄｓｈｅｌｌｅｘｃｈａｎｇｅｒ）、クロスフロー（ｃｒｏｓｓｆｌｏｗ）式、スパイラル式（ｓｐｉｒａｌ）又はプレート式熱交換器のような任意の好適なタイプの熱交換器であることができ、そして金属又はセラミックから作ることができるが、金属が、その良好な熱伝達特性のために好ましい。空気入口２０は空気フィルタを備えており、そして配管２２ａにより空気ポンプ２４に接続され、次いで配管２２ｂを介して熱交換器１８に接続されて、装置の冷却剤供給手段を与える。空気ポンプ２４の排出物は、配管２２ｂにより熱交換器１８の低温側入り口に供給される。第１触媒コンバーター１４の流出物との間接熱交換により熱交換器１８内で加熱された空気は、配管２６を経由して熱交換器１８から排出される。第１触媒コンバーター１４からの触媒ゾーン流出物は、冷却剤流体空気との間接熱交換により熱交換器１８内で冷却され、そして冷却された第１触媒ゾーン流出物は、例示された態様では、配管２８により与えられた流体導管手段を経由して、炭化水素トラップ３０により与えられた吸着剤ゾーンに通される。例えば、第１触媒ゾーン流出物は、エンジン運転の全期間中約４００℃より低い温度、例えば、３７５℃より低い温度に有利に冷却されうる。炭化水素トラップ３０は、ゼオライト又は吸着剤物質、例えば、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア又はジルコニア−シリカ又はシリカ−アルミナを含有して成ることができる好適な吸着剤物質の床がその中に配置されているキャニスター（ｃａｎｉｓｔｅｒ）又は他の好適な容器を含んで成る。熱交換器１８は、炭化水素トラップ３０内の吸着剤物質を過度に高い温度から保護し、そして冷態始動運転期間中排気流から炭化水素を引き止める（ｗｉｔｈｈｏｌｄ）、即ち、冷態始動運転期間中炭化水素トラップ３０をその脱着温度以下に保つ炭化水素トラップ３０の能力を増加させるような寸法とされるであろう。空気と比較して、水又は水−エチレングリコール混合物のような液体冷却剤流体の高い熱容量の故に、ガス／ガス熱交換の場合よりも小さな熱交換器１８が実施可能である。液体冷却剤流体を使用することの他の利点は、吸着剤物質として多くの非ゼオライト物質（一般にゼオライトと同じ程度の熱安定性を持たない）の使用を容易にするということである。熱交換器１８の寸法、流れの方向（並流又は向流）、熱交換器の表面積、冷却剤流速等を改変することにより、このような熱的に低い安定性の非ゼオライト物質を、エンジンのピーク加速中９００ ℃の排気入口温度においてすら、過度に高い温度から保護することができる。炭化水素トラップ内では、有利には約周囲の温度乃至２００℃以下の温度に冷却されていてもよい冷却された流出物内に含まれた炭化水素は、吸着剤物質により吸着される。熱交換器１８中の排気流の冷却は、炭化水素トラップ３０内に含まれた吸着剤物質による炭化水素の吸着を有意に高めるであろう。何故ならば、吸着は強く温度依存性であり且つより低い温度で高められるからである。故に、説明した方法は、どのタイプの吸着剤物質が使用されるかにかかわりなく炭化水素の吸着の速度を高める。吸着剤物質は、ゼオライトであるのが好適ではあるが、熱交換器１８により与えられた排気流の低い温度の故に、酸素の存在下では４００℃又はそれより高い温度には耐えられない活性炭のような吸着剤物質を利用することができる。エンジン１０が最初に始動されそしてそれから発生した排気が比較的低温であるときは、その中に含まれた或る量の汚染物、特に炭化水素汚染物は、第１触媒コンバーター１４内では転化されないであろう。その理由は、処理されている排気の温度が、三方触媒が炭化水素（及びＣＯ）のＨ₂Ｏ及びＣＯ₂への酸化を有効に触媒するその温度以下の温度であるからである。第１触媒コンバーター１４の冷却された（熱交換器１８において）流出物が炭化水素トラップ３０内の吸着剤物質と接触するように導入される相対的に低い温度では、これらの炭化水素のすべてではないとしても大部分は吸着剤物質内に吸着されそして保持されるであろう。処理された流れは、配管３２を経由して炭化水素トラップ３０から出て来、そして好適な酸化触媒がその中に配置されている第２触媒コンバーター３４に導入される。多くのこのようなタイプの触媒は当業者には周知されており、そして特に有効な酸化触媒は、第１触媒コンバーター１４に関して上記したようなハニカム型支持体を含んで成り、そのガスフロー通路壁には、γ−アルミナのような耐熱性金属酸化物上に分散させた白金触媒成分を含んで成る触媒物質が配置されている。第２触媒コンバーター３４からの流出物は、テールパイプ３６を経由して大気に排出される。例示された態様では空気を含んで成る加熱された冷却剤流体は、配管２６を経由して熱交換器１８から排出されそして弁３８を通して送られ、該弁３８は比例スプリット弁（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｓｐｌｉｔｖａｌｖｅ）であることができる。弁３８は、加熱された空気の第１の部分を配管４０、次いで配管３２を経由して第２触媒コンバーター３４の入口に向けることができる。この加熱された空気は、冷態始動運転期間中、第２触媒コンバーター３４に含まれた酸化触媒と接触した流出物の温度を増加させそして第２触媒コンバーター３４内の炭化水素の酸化のための補助的な空気を与えるであろう。例えば、吸着ゾーン流出物は、かくして、第２酸化触媒ゾーン内で、吸着ゾーン出口におけるその温度より少なくとも２０℃上の温度に加熱することができる。他方、運転期間中、特に加速及び減速期間中又は排気の高温行程の他の場合の期間中、第２触媒コンバーター３４への流入物（ｉｎ−ｆｌｏｗ）に加えられた空気は冷却剤として作用することができ、それにより第２触媒コンバーター３４内の第２酸化触媒の高温劣化を減少させる。排気ガスがこのような高い温度に達することか予想されるとき、活性炭よりはむしろゼオライトのような温度安定性吸着剤がトラップ３０において使用される。エンジン１０により生成した排気ガスの温度が増加するにつれて、冷態始動期間は終わりそして運転期間が始まる。運転期間中、第１触媒コンバーター１４内に含まれた三方触媒は、それに供給されている流れの温度上昇により効率が増加し、そして排気流に含まれたより高い割合の汚染物を転化し始める。更に、排気流の温度が増加するにつれて、熱交換器１８から出てくる冷却された流出物の温度は、炭化水素トラップ３０内で脱着温度に到達するまで、対応して増加する。脱着温度に到達しそして脱着温度を越えるにつれて、炭化水素トラップ３０内の吸着剤物質中に含まれた炭化水素は脱着される。排気の増加した温度及び配管４０を経由して第２触媒コンバーター３４に加熱された空気の少なくとも一部を向けることは、脱着された炭化水素及び第１触媒コンバーター１４において酸化をまねがれたこれらの炭化水素及び排気中に含まれたＣＯの酸化を高める。かくして、エンジン１０の運転期間中、炭化水素トラップ３０内の吸着剤物質は再生され、そして脱着された炭化水素並びに流れ中のＣＯ及び他の炭化水素は、第２触媒コンバーター３４においてＨ₂Ｏ及びＣＯ₂に酸化される。熱交換器１８から取り出された加熱された空気の第２の部分は、エンジン１０への燃焼空気として配管４２ａを経由して再循環に向けるため又はエンジン１０によりパワーを与えられた車両の客室の加熱に配管４２ｂを経由して向けるため又はその両方のため又は他の所望の目的のために、配管４２を経由して弁３８により向けることができる。例えば、車両エンジン用のガソリン又は他の燃料を精留してその軽留分及び重留分を得、軽留分を冷態始動運転期間中エンジンに供給して汚染物の発生を減少させることは知られている。熱交換器１８から得られた加熱された空気の一部を配管４２ｂを経由してこのような目的に向けることができる。別の線図では、冷却剤流体が液体であろうと空気のようなガスであろうと、配管２６を経由して熱交換器１８から取り出された加熱された冷却剤流体のすべて又は一部を、第２触媒コンバーター３４を加熱するために、即ち、冷態始動期間中それとの間接熱交換により加熱するのに使用することができる。冷却剤流体が空気である場合には、排気ガスの間接加熱は、第１Ａ図に示したように、配管３２及び４０の接合部（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）で排気ガス流に該空気を注入することにより達成することができる。本発明の別の態様を第１Ｂ図に示す。第１Ｂ図は、この節で述べたことを除いては、第１Ａ図の態様と実質的に同じであり、そして第１Ｂ図の部品は、第１Ａ図の対応する部品と同じ番号を付けられており、従って、第１Ｂ図の態様の運転は、一般に下記と共に第１Ａ図及びその説明を参照することにより理解することができる。第１Ｂ図の態様では、第２酸化触媒ゾーンは、第２間接熱交換器３４ ′の一流路側を含んで成る。第１Ｂ図の装置は、第１Ａ図の装置と同様に、熱交換器１８の出口から熱交換器３４′の他方の流路側に冷却剤流体、例えば空気を運ぶために導管として働く配管４０ａにより与えられた第２流体導管手段を含んで成る。配管４０ｂは、熱交換器３４′から冷却剤流体を運び去り、随時配管４２中の流体に加える。かくして、第１Ｂ図の態様は、加熱された冷却剤流体と排気ガスとの間の熱交換が熱交換器３４′により与えられた第２酸化触媒ゾーン内で起こることを可能とする。外来の冷却剤流体の利用は、冷却剤流体が例示された態様の場合のように空気であろうと、他の酸素含有ガス又は、貯蔵器、例えばエンジン１０に液体冷却剤も供給する貯蔵器から供給された液体冷却剤であろうと、第１触媒コンバーター１４の流出物の炭化水素トラップ３０への導入の前に該流出物の広範な冷却を可能とする。その結果として、多くの運転条件下に、第１触媒コンバーター１４内に含まれた触媒は、相対的に高い温度に達し、その結果汚染物の効率的な転化が得られ、そしてなお炭化水素トラップ３０内の吸着剤物質に供給された流出物は、排気内に含まれた残留炭化水素の高度に有効な吸着を可能とするのに十分に低温になるであろう。熱交換器１８からの加熱された酸素含有ガス、例えば空気を第２触媒コンバーター３４の入口に向けることは、第２触媒コンバーター３４における温度を増加させ、そして過剰の酸素を与えて、第２触媒コンバーター３４中の残留炭化水素の酸化を促進する。加熱された酸素含有ガスの少なくとも一部を熱交換器１８から第２触媒コンバーター３４に向けることにより得られた高められた温度は、白金のような白金族元素を少なく含有するか又は全然含まずそしてより安価な卑金属を利用する安価な酸化触媒を使用することが実施可能であることを意味する。更に、炭化水素トラップ３０内に含まれた吸着剤物質は、りん、硫酸亜鉛及び他の触媒毒に対するスカベンジヤーとして働くこともでき、そして第２触媒コンバーター３４内の酸化触媒の成分として使用されたニッケル、モリブデン、コバルト、クロム、マンガン、鉄等のような卑金属触媒を保護するであろう。第２図を参照すると、第１Ａ図の部品と同一でありそして第１Ａ図の態様の部品と同じ機能を有する部品は同じ番号をつけた本発明の他の態様が示される。第１Ａ図に関してなされた説明を反復する第２図の説明は省く。第２図の態様では、第１触媒及び第２酸化触媒の両方共、触媒コンバーター４４内に含まれ、該触媒コンバーター４４は本質的に触媒された間接熱交換器（ｃａｔａｌｙｚｅｄｉｎｄｉｒｅｃｔｈｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒ）を含んで成り、その一つの流路側は第１触媒でコーテイングされており、そしてその他の流路側は第２酸化触媒でコーテイングされている。第２図の例示された態様では、弁３８は、配管２６を経由して熱交換器１８の低温側から排出された加熱された空気を分割し（ｓｐｌｉｔ）、上記入口への配管３２中の吸着剤ゾーン流出物との混合のために配管４０を経由して、該加熱された空気の一部を触媒コンバーター４４の低温側流路中に含まれた触媒に向ける。吸着剤ゾーン流出物は酸化触媒と接触させられた後、それはテイルパイプ３６を経由して取り出される。クロスフロー触媒コンバーター４４の低温側流路により与えられた酸化触媒ゾーンを通過する期間中、前記流出物は、排気管１２を経由して触媒コンバーター４４の高温側流路に導入された高温排気流との間接熱交換により加熱される。この方法において、高温エンジン排気は、触媒コンバーター４４の高温側流路のガスフロー通路上にコーティングされた三方触媒のような第１触媒と同時に接触させられ、そして第２酸化触媒ゾーンを通過している炭化水素トラップ流出物に熱を渡し、該第２酸化触媒ゾーンは、それにより酸化触媒と接触させられている間に同時に加熱される。ガソリン燃料エンジン排気を処理するのに使用される三方触媒においては、酸化反応が支配的である。酸化反応が発熱性であるかぎり、正味の反応熱は三方触媒により処理されている流れの温度を増加させる傾向がある。配管２６を経由して取り出された加熱された空気の一部は、弁３８により配管４２を経由して回収熱交換器４６に向けることができ、回収熱交換器４６は、配管４６ａを通して第２冷却剤流体を供給され、第２冷却剤流体は配管４６ｂを通して取り出される。配管４２を経由して回収熱交換器４６に導入された加熱された空気は、配管４８を経由して取り出されそして大気中に排出される。回収熱交換器４６は、エンジン１０が設置されている車両の客室を加熱するため又はエンジン１０に供給された燃料を分別すること（ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｎｇ）を含む他の目的等に使用することができる。実施例１第１Ａ図又は第２図の熱交換器１８に入る直前の排気流の温度は４００℃である。各々１２インチ×４インチ（３０．５センチメートル（“ｃｍ”）×１０．２ｃｍ）の寸法を有する３６枚のプレートを含む波形板熱交換器１８は、排気流を、冷却剤流体としての周囲の空気により２００℃以下に冷却する。冷却剤流体空気は、３００℃以上に加熱され、触媒コンバーター３４中の第２酸化触媒のライトオフ増進（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）のための顕エンタルピー（ｓｅｎｓｉｂｌｅｅｎｔｈａｌｐｙ）を与える。実施例２冷却剤流体として液体、例えば水又は水−不凍液（エチレングリコール）混合物を使用する場合に、はるかに大きい程度の冷却を達成することができ及び／又はより小さい熱交換器１８を使用することができる。液体冷却剤流体を使用すると、加熱された液体冷却剤流体が第２熱交換器において更に熱交換されて第２触媒コンバーター３４のための空気供給物を加熱しない限り、加熱された空気の供給物を第２触媒コンバーター３４に導入することの利点を失う。別法として、１つは液体冷却剤流体を使用し、そして他方は、加熱されたとき第２触媒コンバーター３４に供給されうる空気冷却剤流体を使用する、２つの熱交換器（又は熱交換器における２つの冷却剤流体流路）を使用して第１触媒コンバーター１４の流出物を冷却することができる。本発明をその好ましい特定の態様に関して説明してきたが、それに対する本発明及び請求の範囲内にある多数の変更がなされ得ることは認められるであろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項【提出日】１９９６年７月２６日【補正内容】１．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する方法であって、（ａ）第１触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間中、第１触媒ゾーンにおいて該排気流を第１触媒と接触させ、（ｂ）冷態始動期間に続く少なくとも運転期間中、該汚染物の少なくとも一部を無害な物質に転化する条件下に、該第１触媒ゾーンにおいて該排気流を該第１触媒と接触させ、（ｃ）第１触媒ゾーン流出物を該第１触媒ゾーンから取り出し、（ｄ）該第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却流体との熱交換により冷却し、そして得られる冷却された第１触媒ゾーン流出物及び得られる加熱された冷却剤流体を該熱交換ゾーンから取り出し、（ｅ）該冷却された第１触媒ゾーン流出物を吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、（ｆ）吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、（ｇ）該吸着された炭化水素を運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、（ｈ）該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｉ）該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該吸着ゾーン流出物中の脱着された炭化水素及び他の排気流炭化水素の酸化を少なくとも運転期間中触媒するように、酸化条件下に、該吸着ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーンにおいて第２酸化触媒と接触させ、（ｊ）このようにして処理された排気流を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、工程を含むことを特徴とする方法。２．該冷却剤流体が酸素含有ガスを含んで成り、そして該加熱された酸素含有ガスを該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された酸素含有ガスの少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む、請求の範囲１の方法。３．該加熱された冷却剤流体から第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することを含む、請求の範囲１の方法。４．該加熱された冷却剤流体から該第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することが、該排気流を該熱交換器からの該加熱された冷却剤流体との間接熱交換関係において第２酸化触媒ゾーン内に維持することを含む、請求の範囲３の方法。５．該加熱された冷却剤流体から熱を回収することを含む、請求の範囲１の方法。６．該排気流が更に酸化窒素を含んで成り、そして該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１又は２の方法。７．該排気流が内燃機関から出てくる、請求の範囲６の方法。８．該第１触媒ゾーンにおける該排気流を、該第２酸化触媒ゾーンにおける該吸着ゾーン流出物との間接熱交換において保持して、該吸着剤ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーン内で加熱することを含む、請求の範囲１又は２の方法。９．該第２酸化触媒ゾーン内の該吸着ゾーン流出物を、該吸着ゾーン出口で、該第２酸化触媒ゾーンの温度より少なくとも２０℃高い温度に保持することを含む、請求の範囲８の方法。１０．該第１触媒ゾーン流出物を約４００℃より低い温度に冷却することを含み、そして該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び少なくとも１種のゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１又は２の方法。１１．該第１触媒ゾーン流出物を約３７５℃より低い温度に冷却することを含む、請求の範囲１０の方法。１２．該吸着剤物質が活性炭を含有して成る、請求の範囲１１の方法。１３．排気流のソースでの温度が周囲の温度から９００℃まで変わりそして炭化水素を含有して成る汚染物を含む排気流を処理する方法であって、（ａ）第１触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間中、第１触媒ゾーンにおいて該排気流を第１触媒と接触させ、（ｂ）冷態始動期間に続く少なくとも運転期間中、該汚染物の少なくとも一部を無害な物質に転化する条件下に、該第１触媒ゾーンにおいて該排気流を該第１触媒と接触させ、（ｃ）該第１触媒ゾーンから第１触媒ゾーン流出物を取り出し、（ｄ）該第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却剤流体との熱交換により冷却して、約４００℃より低い温度を有する冷却された第１触媒ゾーン流出物及び加熱された冷却剤流体を得、（ｅ）該冷却された第１触媒ゾーン流出物を、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び少なくとも１種のゼオライトから成る群より選ばれる吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、（ｆ）吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、（ｇ）該吸着された炭化水素を運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、（ｈ）該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｉ）該吸着ゾーン流出物を加熱してその温度を少なくとも２０℃上昇させ、（ｊ）該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該吸着ゾーン流出物中の脱着された炭化水素及び他の排気流炭化水素の酸化を少なくとも運転期間中触媒するように、酸化条件下に、該加熱された吸着ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーンにおいて第２酸化触媒と接触させ、（ｋ）このようにして処理された排気流を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、工程を含むことを特徴とする方法。１４．該冷却剤流体が空気であり、そして該加熱された空気を該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された空気の少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む、請求の範囲１３の方法。１５．第１触媒ゾーンにおける排気流を第２酸化触媒ゾーンにおける吸着ゾーン流出物との間接熱交換において維持して、該第２酸化触媒ゾーン内で該吸着ゾーン流出物を加熱することを含む、請求の範囲１３又は１４の方法。１６．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する装置であって、該装置は、該排気流のソースとガス流連通において接続可能な入り口及び第１触媒ゾーンの流出物を排出するための出口を有する第１触媒ゾーン内に含まれた第１触媒と、低温側入り口と低温側出口を含む低温側流路及び高温側入り口と高温側出口を含む高温側流路を有し、該高温側入り口は該第１触媒ゾーンの出口とガス流連通において接続されていて第１触媒ゾーンの流出物を受け入れるようになっている、間接熱交換器と、該熱交換ゾーンの高温側出口とガスフロー連通において接続されている吸着ゾーン入り口と吸着ゾーン出口を有する吸着ゾーン内に含まれた炭化水素吸着剤物質と、該吸着剤ゾーン出口と直接ガスフロー連通において接続された第２触媒ゾーン入り口を有する第２酸化触媒ゾーン内に含まれた第２酸化触媒と、該処理された排気を第２触媒ゾーンから排出するための第２触媒ゾーン出口、を含んで成る装置。１７．冷却剤流体を該熱交換器の低温側流路を通して該熱交換器に導入するために該熱交換器の低温側入り口に接続された冷却剤供給手段及び、該熱交換器の低温側出口を該第２触媒ゾーン入口と流体フロー連通において接続する第１流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６の装置。１８．該冷却剤供給手段が空気ポンプを含んで成る、請求の範囲１７の装置。１９．一端で該低温側出口に接続されそして他端で第２熱交換器に接続された第２流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６又は１７の装置。２０．該第１触媒ゾーンが間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２酸化触媒ゾーンが該間接熱交換器の他の流路側を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２１．該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１６又は１７の装置。２２．該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び１種又は１種より多くのゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１７又は１８の装置。２３．該吸着剤物質が活性炭を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２４．該第２酸化触媒ゾーンが第２間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２間接熱交換器の他の流路側が流体導管手段により該第１間接熱交換器の低温側出口に接続されている、請求の範囲１６の装置。【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９６年８月２２日【補正内容】請求の範囲１．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する方法であって、（ａ）第１触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間中、第１触媒ゾーンにおいて該排気流を第１触媒と接触させ、（ｂ）冷態始動期間に続く少なくとも運転期間中、該汚染物の少なくとも一部を無害な物質に転化する条件下に、該第１触媒ゾーンにおいて該排気流を該第１触媒と接触させ、（ｃ）第１触媒ゾーン流出物を該第１触媒ゾーンから取り出し、（ｄ）該第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却流体との熱交換により冷却し、そして得られる冷却された第１触媒ゾーン流出物及び得られる加熱された冷却剤流体を該熱交換ゾーンから取り出し、（ｅ）該冷却された第１触媒ゾーン流出物を吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、（ｆ）吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、（ｇ）該吸着された炭化水素を運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、（ｈ）該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｉ）該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該吸着ゾーン流出物中の脱着された炭化水素及び他の排気流炭化水素の酸化を少なくとも運転期間中触媒するように、酸化条件下に、該吸着ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーンにおいて第２酸化触媒と接触させ、（ｊ）このようにして処理された排気流を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、工程を含むことを特徴とする方法。２．該冷却剤流体が酸素含有ガスを含んで成り、そして該加熱された酸素含有ガスを該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された酸素含有ガスの少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む、請求の範囲１の方法。３．該加熱された冷却剤流体から第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することを含む、請求の範囲１の方法。４．該加熱された冷却剤流体から該第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することが、該排気流を該熱交換器からの該加熱された冷却剤流体との間接熱交換関係において該第２酸化触媒ゾーン内で維持することを含む、請求の範囲３の方法。５．該加熱された冷却剤流体から熱を回収することを含む、請求の範囲１の方法。６．該排気流が更に酸化窒素を含んで成り、そして該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１又は２の方法。７．該排気流が内燃機関から出てくる、請求の範囲６の方法。８．該第１触媒ゾーンにおける該排気流を、該第２酸化触媒ゾーンにおける該吸着ゾーン流出物との間接熱交換において保持して、該吸着剤ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーン内で加熱することを含む、請求の範囲１又は２の方法。９．該第２酸化触媒ゾーン内の該吸着ゾーン流出物を、該吸着ゾーン出口で、該第２酸化触媒ゾーンの温度より少なくとも２０℃高い温度に保持することを含む、請求の範囲８の方法。１０．該第１触媒ゾーン流出物を約４００℃より低い温度に冷却することを含み、そして該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び少なくとも１種のゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１又は２の方法。１１．該第１触媒ゾーン流出物を約３７５℃より低い温度に冷却することを含む、請求の範囲１０の方法。１２．該吸着剤物質が活性炭を含有して成る、請求の範囲１１の方法。１３．排気流のソースでの温度が周囲の温度から９００℃まで変わりそして炭化水素を含有して成る汚染物を含む排気流を処理する方法であって、（ａ）第１触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間中、第１触媒ゾーンにおいて該排気流を第１触媒と接触させ、（ｂ）冷態始動期間に続く少なくとも運転期間中、該汚染物の少なくとも一部を無害な物質に転化する条件下に、該第１触媒ゾーンにおいて該排気流を該第１触媒と接触させ、（ｃ）該第１触媒ゾーンから第１触媒ゾーン流出物を取り出し、（ｄ）該第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却剤流体との熱交換により冷却して、約４００℃より低い温度を有する冷却された第１触媒ゾーン流出物及び加熱された冷却剤流体を得、（ｅ）該冷却された第１触媒ゾーン流出物を、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び少なくとも１種のゼオライトから成る群より選ばれる吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、（ｆ）吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、（ｇ）該吸着された炭化水素を運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、（ｈ）該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｉ）該吸着ゾーン流出物を加熱してその温度を少なくとも２０℃上昇させ、（ｊ）該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該吸着ゾーン流出物中の脱着された炭化水素及び他の排気流炭化水素の酸化を少なくとも運転期間中触媒するように、酸化条件下に、該加熱された吸着ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーンにおいて第２酸化触媒と接触させ、そして（ｋ）このようにして処理された排気流を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、工程を含むことを特徴とする方法。１４．該冷却剤流体が空気であり、そして該加熱された空気を該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された空気の少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む、請求の範囲１３の方法。１５．第１触媒ゾーンにおける排気流を第２酸化触媒ゾーンにおける吸着ゾーン流出物との間接熱交換において維持して、該第２酸化触媒ゾーン内で該吸着ゾーン流出物を加熱することを含む、請求の範囲１３又は１４の方法。１６．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する装置であって、該装置は、該排気流のソースとガスフロー連通において接続可能な入り口及び第１触媒ゾーンの流出物を排出するための出口を有する第１触媒ゾーン内に含まれた第１触媒と、低温側入り口と低温側出口を含む低温側流路及び高温側入り口と高温側出口を含む高温側流路を有し、該高温側入り口は該第１触媒ゾーンの出口とガスフロー連通において接続されていて第１触媒ゾーンの流出物を受け入れるようになっている、間接熱交換器と、該熱交換ゾーンの高温側出口とガスフロー連通において接続されている吸着ゾーン入り口と吸着ゾーン出口を有する吸着ゾーン内に含まれた炭化水素吸着剤物質と、該吸着剤ゾーン出口と直接ガスフロー連通において接続された第２触媒ゾーン入り口を有する第２酸化触媒ゾーン内に含まれた第２酸化触媒と、該処理された排気を第２触媒ゾーンから排出するための第２触媒ゾーン出口、を含んで成る装置。１７．冷却剤流体を該熱交換器の低温側流路を通して該熱交換器に導入するために該熱交換器の低温側入り口に接続された冷却剤供給手段及び、該熱交換器の低温側出口を該第２触媒ゾーン入口と流体フロー連通において接続する第１流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６の装置。１８．該冷却剤供給手段が空気ポンプを含んで成る、請求の範囲１７の装置。１９．一端で該低温側出口に接続されそして他端で第２熱交換器に接続された第２流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６又は１７の装置。２０．該第１触媒ゾーンが間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２酸化触媒ゾーンが該間接熱交換器の他の流路側を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２１．該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１６又は１７の装置。２２．該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び１種又は１種より多くのゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１７又は１８の装置。２３．該吸着剤物質が活性炭を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２４．該第２酸化触媒ゾーンが第２間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２間接熱交換器の他の流路側が流体導管手段により該第１間接熱交換器の低温側出口に接続されている、請求の範囲１６の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｊ 20/18 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｄ 20/20 3/24 ＬＦ０１Ｎ 3/08 Ｂ 3/20 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０３Ｂ 3/24 53/34 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】１．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する方法であって、該処理は、触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間及び触媒がそのライト−オフ温度より上の温度にあるその後の運転期間の両期間中に、排気流を触媒と接触させることを含む上記方法において、（ａ）少なくとも運転期間中汚染物の少なくとも一部を無害の物質に転化する条件下に、排気流を第１触媒ゾーンで第１触媒と接触させ、そして第１触媒ゾーン流出物を第１触媒ゾーンから取り出し、（ｂ）第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却剤流体との熱交換により冷却し、そして得られる冷却された第１触媒ゾーン流出物及び得られる加熱された冷却剤流体を該熱交換ゾーンから取り出し、（ｃ）冷却された第１触媒ゾーン流出物を吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、吸着された炭化水素を運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、そして該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｄ）該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該第２酸化触媒ゾーンにおいて、酸化条件下に第２酸化触媒と接触させて、少なくとも運転期間中該吸着ゾーン流出物中の炭化水素の酸化を触媒させ、（ｅ）このようにして処理された排気を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、ことを特徴とする方法。２．該冷却剤流体が酸素含有ガスを含んで成り、そして該加熱された酸素含有ガスを該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された酸素含有ガスの少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入する工程を含む、請求の範囲１の方法。３．該加熱された冷却剤流体から第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することを含む、請求の範囲１の方法。４．該加熱された冷却剤流体から該第２酸化触媒ゾーンに熱を伝達することが、該排気流を該熱交換器からの加熱された冷却剤流体との間接熱交換関係において第２酸化触媒ゾーン内に維持することを含む、請求の範囲３の方法。５．該加熱された冷却剤流体から熱を回収することを含む、請求の範囲１の方法。６．該排気流が更に酸化窒素を含んで成り、そして該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１又は２の方法。７．該排気流が内燃機関から出てくる、請求の範囲６の方法。８．該第１触媒ゾーンにおける該排気流を、該第２酸化触媒ゾーンにおける該吸着ゾーン流出物との間接熱交換において保持して、該吸着剤ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーン内で加熱することを含む、請求の範囲１又は２の方法。９．該第２酸化触媒ゾーン内の該吸着ゾーン流出物を、該吸着ゾーン出口で、該第２酸化触媒ゾーンの温度より少なくとも２０℃高い温度に保持することを含む、請求の範囲８の方法。１０．該第１触媒ゾーン流出物を約４００℃より低い温度に冷却することを含み、そして該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア、ジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び１種又は１種より多くのゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１又は２の方法。１１．該第１触媒ゾーン流出物を約３７５℃より低い温度に冷却することを含む、請求の範囲１０の方法。１２．該吸着剤物質が活性炭を含有して成る、請求の範囲１１の方法。１３．排気流のソースの温度が周囲の温度から９００℃まで変わり、そして炭化水素を含有して成る汚染物を含む排気流を処理する方法であって、該処理は、該排気流を、触媒がそのライト−オフ温度又はそれより下の温度にある冷態始動期間及び触媒がそのライト−オフ温度より上の温度にあるその後の運転期間の両期間中に、排気流を触媒と接触させることを含む方法において、（ａ）少なくとも運転期間中汚染物の少なくとも一部を無害の物質に転化する条件下に、該排気流を第１触媒ゾーンで第１触媒と接触させ、そして第１触媒ゾーン流出物を第１触媒ゾーンから取り出し、（ｂ）第１触媒ゾーン流出物を熱交換ゾーン内で冷却剤流体との熱交換により冷却して、約４００℃より低い温度を有する冷却された第１触媒ゾーン流出物及び加熱された冷却剤流体を得、（ｃ）冷却された第１触媒ゾーン流出物を、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び１種又は１種より多くのゼオライトから成る群より選ばれる吸着剤物質を含有する炭化水素吸着ゾーンに導入し、該炭化水素吸着ゾーンにおいて該冷却された第１触媒ゾーン流出物を該吸着剤物質と接触させて、該冷却された流出物から炭化水素を吸着させ、吸着された炭化水素を少なくとも冷態始動期間中該吸着ゾーン内に保持し、吸着された炭化水素を、運転期間中該吸着剤物質から脱着させ、そして該排気流を該吸着剤ゾーンから排出して、少なくとも運転期間中、脱着された炭化水素を含有する吸着ゾーン流出物を得、（ｄ）該吸着ゾーン流出物を加熱してその温度を少なくとも２０℃上昇させ、そして該吸着ゾーン流出物を第２酸化触媒ゾーンに通し、そして該加熱された吸着ゾーン流出物を該第２酸化触媒ゾーンにおいて、少なくとも運転期間中該吸着ゾーン流出物中の炭化水素の酸化を触媒するように酸化条件下に第２酸化触媒と接触させ、そして（ｅ）このようにして処理された排気流を該第２酸化触媒ゾーンから取り出す、ことを特徴とする方法。１４．該冷却剤流体が空気であり、そして該加熱された空気を該熱交換ゾーンから取り出し、そして該加熱された空気の少なくとも一部を該第２酸化触媒ゾーンに導入することを含む、請求の範囲１３の方法。１５．第１触媒ゾーンにおける排気流を第２酸化触媒ゾーンにおける吸着ゾーン流出物との間接熱交換において維持して、該第２酸化触媒ゾーン内で該吸着ゾーン流出物を加熱することを含む、請求の範囲１３又は１４の方法。１６．炭化水素を含んで成る汚染物を含有する排気流を処理する装置であって、該装置は、該排気流のソースとガスフロー連通において接続可能な入り口及び第１触媒ゾーンの流出物を排出するための出口を有する第１触媒ゾーン内に含まれた第１触媒と、低温側入り口と低温側出口を含む低温側流路及び高温側入り口と高温側出口を含む高温側流路を有し、該高温側入り口は該第１触媒ゾーンの出口とガスフロー連通において接続されていて第１触媒ゾーンの流出物を受け入れるようになっている、間接熱交換器と、該熱交換ゾーンの高温側出口とガスフロー連通において接続されている吸着ゾーン入り口と吸着ゾーン出口を有する吸着ゾーン内に含まれた炭化水素吸着剤物質と、該吸着剤ゾーン出口とガスフロー連通において接続された第２触媒ゾーン入り口を有する第２触媒ゾーン内に含まれた第２酸化触媒と、該処理された排気を第２触媒ゾーンから排出するための第２触媒ゾーン出口、を含んで成る装置。１７．冷却剤流体を該熱交換器の低温側流路を通して該熱交換器に導入するために該熱交換器の低温側入り口に接続された冷却剤供給手段及び、該熱交換器の低温側出口を該第２触媒ゾーン入口と流体フロー連通において接続する第１流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６の装置。１８．該冷却剤供給手段が空気ポンプを含んで成る、請求の範囲１７の装置。１９．一端で該低温側出口に接続されそして他端で第２熱交換器に接続された第２流体導管手段を更に含む、請求の範囲１６又は１７の装置。２０．該第１触媒ゾーンが間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２酸化触媒ゾーンが該間接熱交換器の他の流路側を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２１．該第１触媒が三方転化触媒である、請求の範囲１６又は１７の装置。２２．該吸着剤物質が、活性炭、ジルコニア−アルミナ、ジルコニア−チタニア及びジルコニア−シリカ、シリカ−アルミナ及び１種又は１種より多くのゼオライトから成る群より選ばれる、請求の範囲１７又は１８の装置。２３．該吸着剤物質が活性炭を含んで成る、請求の範囲１６又は１７の装置。２４．該第２酸化触媒ゾーンが第２間接熱交換器の一つの流路側を含んで成り、そして該第２間接熱交換器の他の流路側が流体導管手段により該第１間接熱交換器の低温側出口に接続されている、請求の範囲１６の装置。