KR960028959A - 연소 배기 가스의 정제방법 - Google Patents

연소 배기 가스의 정제방법 Download PDF

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유키오 기누가사
고우헤이 이가라시
다카키 이토우
도시푸미 다카오카
미치히로 오하시
고지 요코타
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와다 아끼히로
도요타 지도샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따른 연소 배기 가스 정제방법은 NH3분해 촉매를 이용한다. 본 발명의 NH3분해 촉매는 배기 가스의 공연비가 희박하고 촉매의 온도가 미리 정해진 최적 온도 범위 이내일 때 연소 배기 가스 중의 실질적으로 모든 NH3를 N2로 전환시킬 수 있다. 또한, 배기 가스가 NH3외에도 NOx를 함유할 때, NH3분해 촉매는 배기가스의 공연비가 희박하더라도 최적 온도 범위에서 NOx를 환원시킬 수 있다. 본 발명에서, NOx를 함유하는 배기 가스의 조건은 배기 가스의 온도가 최적 온도 범위 이내이고 배기 가스의 공연비가 희박한 방식으로 NH3분해 촉매에 공급되기 전에 조정된다. 또한, 그것이 NH3분해 촉매에 공급되기 전에 NH3가 배기 가스에 투입된다. 대부분, 최적 온도 범위 이내의 온도에서 NOx및 NH3를 함유하는 희박한 공연비의 배기 가스는 NH3분해 촉매에 공급되고, 배기 가스 중의 NH3및 NOx는 NH3분해 촉매에 의해서 완전히 분해된다.

Description

연소 배기 가스의 정제방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 자동차 엔진에 적용된 본 발명의 실시예를 나타내는 개략도, 제2도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 개략도, 제3도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 개략도.

Claims (38)

  1. 미리 정해진 범위이내의 온도에서 산화 분위기에서 NH3가스를 함유하는 연소 배기 가스를, 촉매의 온도가 미리 정해진 범위에 있을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분을 분해하고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 높을 때 산화 분위기에서 배기 가스중의 NH3성분을 NOx성분으로 전환시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 배기 가스 중의 NH3성분이 그 촉매를 통과할 수 있도록 하는 NH3분해 촉매에 접촉시킴으로써 연소 배기 가스 중의 NH3성분을 분해시키는 것을 특징으로 하는 분해방법.
  2. 내연기관의 배기 가스에 있는 오염물질을 분해시키는 방법에 있어서, 환원 분위기에서 내연기관의 배기 가스를 배기 가스 중의 NOx 성분을 NH3성분으로 전환시키는 NH3합성 촉매와 접촉시키고, 배기 가스가 미리 정해진 온도 범위 내에 및 산화 분위기에 있도록 NH3합성 촉매를 접촉한 후 배기 가스의 조건을 조정하고, 그의 분위기 및 온도가 조정된 후 그 배기 가스를, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위에 있을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분을 분해시키고 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 높을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분을 NOx성분으로 전환시키고 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 촉매를 통과할 수 있도록 하는 NH3분해 촉매와 접촉시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스에 있는 오염 물질을 분해시키는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 내연기관이 화학양론적 공연비에 가까운 공연비에서 작동하고, 삼방 환원 및 산화 촉매가 상기 NH3합성 촉매로서 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 내연기관이 화학양론적 공연비보다 낮고, 삼방 환원 및 산화 촉매가 NH3합성 촉매로서 사용됨을 특징으로 하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 산화 분위기에서 배기 가스중의 NOx성분을 흡수하는 NOx흡수제를 추가로 사용하고, 배기 가스가 NH3합성 촉매를 접촉한 후 배기 가스가 NH3분해 촉매를 접촉하기 전에 NOx환원 촉매에 상기 배기 가스를 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NOx성분을 선택적으로 환원시키는 NOx환원 촉매를 추가로 사용하고, 배기 가스가 NH3합성 촉매를 접촉한 후 배가 가스가 NH3분해 촉매를 접촉하기 전에 NOx환원 촉매에 상기 배기 가스를 접촉시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 내연기관의 배기 가스에 하유된 NH3성분을 분해시키기 위한 장치에 있어서, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위에 있을 때 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NH3성분을 분해하고 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 높을 때 산화 분위기에 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NH3성분을 NOx성분으로 전환시키고 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 그 촉매를 통과할 수 있도록 하는 내연기관의 배기 가스 통로 안에 배치된 NH3분해 촉매; 그 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스가 산화 분위기가 되도록 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스에 산소를 공급하기 위한 산소 공급 수단및; 내연기관으로부터 배출된 배기 가스의 온도 변화에 무관하게 미리 정해진 온도 범위 내에서 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스의 온도를 유지하기 위한 온도 유지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스에 함유된 NH3성분을 분해시키기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서, 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NOx성분을 흡수하고 상기 NH3분해 촉매의 배기 가스통로 하류부문 상에 배치된 NOx흡수제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  9. 제7항에 있어서, 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NOx성분을 선택적으로 환원시키고 상기 NH3분해 촉매의 배기 가스 통로 하류부문 상에 배치된 NOx환원 촉매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 장치.
  10. 내연기관의 배기 가스에 함유된 NH3성분을 분해시키는 장치에 있어서, NH3분해 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위에 있을때 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NH3성분을 분해하고, 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스에 있는 NH3성분을 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 더 높을 때 NOx성분으로 전환시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 그 촉매를 통과할 수 있도록 하는 일렬로 배열된 내연기관의 배기 가스 통로에 배치된 다수개의 NH3분해 촉매; 각 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스에 산소를 선택적으로 공급하기 위한 산소 공급 수단; 각 NH3분해 촉매의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단 및; 그 산소 공급 수단이 온도가 미리 정해진 온도 범위 이내에 있는 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스에 산소를 공급하는 방법으로 산소공급 수단을 제어하기 위한 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스에 함유된 NH3성분을 분해시키는 장치.
  11. 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위 내에 있을 때 NH3성분의 존재하에 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NOX성분을 분해하고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도범위보다 높을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분을 NOX성분으로 전환시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 촉매를 통과할 수 있도록 하는 NH3분해 촉매를 사용하여 연소 배기 가스 중의 NOX성분을 분해시키는 연소 배기 가스 중의 NOX성분을 분해시키는 방법에 있어서, 내연기관으로부터 배출된 배기 가스에 NH3를 공급하고; 미리 정해진 온도 범위 이내의 온도에서 및 산화 분위기에서 NH3분해 촉매와 그 배기 가스를 접촉시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소 배기 가스 중의 NOx 성분을 분해시키는 방법.
  12. 화학양론적 공연비보다 더 높은 공연비에서 작동하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치에 있어서, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위내에 있을 때 NH3성분의 존재하에 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NOx성분을 분해하고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 높을 때 산화분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NH3성분을 NOx성분으로 전환시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 촉매를 통과할 수 있도록 하는 내연기관의 배기 가스 통로 상에 배치된 NH3분해 촉매; NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스에 NH3를 공급하기 위한 NH3공급 수단 및; 내연기관으로부터 발생된 배기 가스의 온도 변화에 무관하게 미리 정해진 온도내에서 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스의 온도를 유지하기 위한 온도 유지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치.
  13. 화학양론적 공연비보다 더 높은 공연비에서 작동되는 내연기관의 배기 가스 중의 NOX성분을 분해시키는 장치에 있어서, NH3분해 촉매의 각각이 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위내에 있을 때 NH3성분의 존재하에 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스중의 NOx성분을 분해시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 높을 때 산화 분위기에서 촉매로 유입되는 배기 가스 중의 NH3성분을 NOx성분으로 전환시키고, 촉매의 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 산화 분위기에서 배기 가스 중의 NH3성분이 촉매를 통과할 수 있도록 하는 일렬로 배열된 배기 가스 통로 내에 배치된 다수개의 NH3분해 촉매; 각각의 NH3분해 촉매로 유입되는 배기 가스에 선택적으로 NH3를 공급하기 위한 NH3공급 수단; 각각의 NH3분해 촉매의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단 및; 온도가 미리 정해진 온도 범위 이내에 있는 NH3분해 촉매(들)로 유입되는 배기 가스에 NH3공급수단이 NH3를 공급하는 방법으로 NH3공급 수단을 제어하기 위한 선택 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치.
  14. 기관의 평균작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 높은 방식으로 화학양론적 공연비 주위에서 기관의 작동 공연비가 변동하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치에 있어서, 기관의 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 낮을 때 NH3합성 촉매가 내연기관으로부터 발생된 배기 가스 중의 NOX성분을 NH3및 N2성분으로 전환시키는 내연기관의 배기 가스 통로상에 배치된 NH3합성 촉매 및; NH3분해 촉매가 기관 작동 연료비가 화학양론적 공연비보다 낮을 때 NH3합성 촉매에 의해서 생성된 NH3성분을 흡착하고, 그 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 NOx를 환원시키고, 기관의 작동 공연비가 NH3분해 촉매에서 흡착된 NH3성분과 NOx성분을 반응시킴으로써 화학양론적 공연비보다 클 때 NH3합성 촉매를 통과하는, NH3합성 촉매의 배기 가스 통로 하류부문 상에 배치된 NH3분해 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치.
  15. 기관의 평균작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 높은 방식으로 기관의 작동 공연비가 화학양론적 공연비 주위에서 변동하는 내연기관의 배기 가스중의 NOx성분을 분해시키는 장치에 있어서, 기관의 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 낮을 때 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 NOx성분을 NH3및 N2성분으로 전환시키는, 기관의 배기 가스 통로상에 배치된 NH3합성 촉매; 기관의 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 높을때 기관으로부터 배출된 배기 가스중의 NOx성분을 흡수하고 NH3합성 촉매를 통과하고, 기관 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 낮아질 때 흡수된 NOx성분을 방출하는, NH3합성 촉매의 배기 가스 통로 하류부문상에 배치된 NOx흡수체; 및 기관 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 낮을 때 NH3분해 촉매가 NOx성분을 NH3합성 촉매에 생성된 NH3성분과 반응시킴으로써 NOx흡수제로부터 방출된 NOX성분을 환원시키는, NOX흡수제의 배기 가스 통로 하류부문상에 배치된 NH3분해 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키는 장치.
  16. 기관의 평균 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 높은 방식으로 기관의 평균 작동 공연비가 화학양론적 공연비 주위에서 변동하는 내연기관의 배기 가스중의 NOx성분을 분해시키기 위한 장치에 있어서, 기관의 작동 공연비가 화학론적인 공연비보다 낮을 때 NH3합성 촉매가 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 NOx성분을 NH3및 N2성분으로 전환시키는 기관의 배기 가스 통로상에 배치된 NH3합성 촉매 및; 기관의 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 높을 때 NH3분해 촉매가 기관으로부터 배출된 배기 가스 중의 NOx성분을 흡수하고 NH3합성 촉매를 통과하고, NH3분해 촉매는 기관 작동 공연비가 화학양론적 공연비보다 낮을 때 NOx성분을 NH3합성 촉매에 의해서 생성된 NH3성분과 반응시킴으로써 흡수된 NOx성분을 환원시키는, NH3합성 촉매의 배기 가스 통로 하류부문 상에 배치된 NH3분해 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내연기관의 배기 가스 중의 NOx성분을 분해시키기 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제2항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제7항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 장치.
  21. 제10항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 장치.
  22. 제12항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 장치.
  23. 제13항에 있어서, NH3분해 촉매가 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착하는 NH3흡착 성분을 함유함을 특징으로 하는 장치.
  24. 제17항에 있어서, NH3흡착 성분이 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 방법.
  25. 제18항에 있어서, NH3흡착 성분이 온도가 상기 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 방법.
  26. 제19항에 있어서, 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 NH3흡착 성분이 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제20항에 있어서, 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 NH3흡착 성분이 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 장치.
  28. 제21항에 있어서, 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 NH3흡착 성분이 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 장치.
  29. 제22항에 있어서, 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 NH3흡착 성분이 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 장치.
  30. 제23항에 있어서, 온도가 미리 정해진 온도 범위보다 낮을 때 NH3흡착 성분이 배기 가스 중의 NH3성분을 흡착함을 특징으로 하는 장치.
  31. 제20항에 있어서, NH3흡착 성분이 산성 무기 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  32. 제21항에 있어서, NH3흡착 성분이 산성 무기 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  33. 제22항에 있어서, NH3흡착 성분이 산성 무기 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  34. 제23항에 있어서, NH3흡착 성분이 산성 무기 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  35. 제20항에 있어서, NH3흡착 성분이 제올라이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 실리카-알루미나(SiO2-Al2O3), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe)로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  36. 제21항에 있어서, NH3흡착 성분이 제올라이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 실리카-알루미나(SiO2-Al2O3), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe)로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  37. 제22항에 있어서, NH3흡착 성분이 제올라이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 실리카-알루미나(SiO2-Al2O3), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe)로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
  38. 제23항에 있어서, NH3흡착 성분이 제올라이트, 실리카(SiO2), 티타니아(TiO2), 실리카-알루미나(SiO2-Al2O3), 구리(Cu), 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe)로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함함을 특징으로 하는 장치.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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