JP2007170323A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 触媒と熱交換部材を備えた排ガス浄化装置であって、該触媒は、イリジウムを含む触媒成分と酸化タングステンとシリカを含む複合酸化物からなる担体を含んでなり、該触媒は、該熱交換部材上に配置され、該熱交換部材は、該触媒の上流の供給ガスと該触媒の下流の排出ガスを熱交換することを特徴とする排ガス浄化装置。好ましくは、該熱交換部材は複数の屈曲箇所を有する板材であって、該複数の屈曲箇所の稜線方向は実質的に相互に平行であり、該複数の屈曲箇所の稜線方向にそって該供給ガス及び該排出ガスが流通する。
【選択図】 図1
Description
一方、地球温暖化防止等の観点から、二酸化炭素(CO2)の排出量の低減、即ち、燃費の向上もまた要請されているが、この燃費が向上されるにつれ、エンジン排ガスの温度は必然的に低下する。NOxは、一酸化炭素(CO)や炭化水素類のような還元性成分の存在下での触媒作用により浄化され得ることが知られているが、燃費の向上に伴い、かかる触媒作用による浄化は、より低温でも行われることが必要である。
本発明の排ガス浄化装置において、触媒成分として該複合酸化物上に担持されたイリジウムの作用により、比較的低温からでもNOxが効率的に反応浄化され、かつ熱交換部材の作用により、反応領域が効率的に、当該反応にとって最適な温度に維持される。これら双方の作用により、比較的低温の酸素含有排ガスであっても、含まれるNOxを効率的に還元浄化することができる。
NOx + CO → N2 + CO2 ・・ 式(1)
図1は、熱交換部材11と、触媒成分を含む触媒12を備える本発明の排ガス浄化装置100の全体的な構成の好ましい1つを例示するものである。排ガスは、ガス入口13を通って供給ガスAとして触媒12と接触した後、回り込み部19としての空間で、熱交換部材11の一端を回り込んで流れの向きを変え、ガス出口14から排出ガスBとして系外に排出される。熱交換部材11は、複数の屈曲箇所を有する板材であり、その稜線15の方向は、実質的に相互に平行である。供給ガスAと排出ガスBは、この稜線15の方向に沿って流れる。
また、イリジウムは、かかる複合酸化物との合計重量を基準に、好ましくは0.1〜2重量%、より好ましくは0.3〜1.0重量%含まれる。同様に、かかる範囲において、式(1)の反応の活性がより高いためである。
このようにして得られたIr/WO3-SiO2触媒は、好ましくは、水素(H2)ガスが含まれる400℃以上の雰囲気中で還元処理される。これにより、触媒活性をさらに高めることができる。
金属状態のW粉末11gを入れた2Lビーカーに15%H2O2を70mL加えることにより、WとH2O2が激しく反応し、Wが酸化されるとともに溶解して、過酸化ポリタングステン酸溶液が得られた。次いで、この溶液に対して1/10容積の濃NH3水を加えることにより、過酸化ポリタングステン酸アンモニウム溶液を得た。次いで、この溶液に、WO3とSiO2重量比が1:9となるように分量を調節してコロイダルシリカ(触媒化成、Catalloid S-20L)を混合した。その後、この混合溶液を95℃で蒸発乾固させ、500℃の空気中で4時間焼成した。得られたWO3-SiO2複合体に対して、Irの重量が0.5重量%になるように分量を調節したIr(NH3)6(OH)3水溶液を含浸させ、110℃の空気中で12時間乾燥後、500℃の空気中で4時間焼成して、WO3とSiO2の重量比が1:9の複合酸化物に0.5重量%のイリジウムが担持されたIr/WO3-SiO2を得た。
NOx転化率=[(NOx入口濃度−NOx出口濃度)/NOx入口濃度]×100( %)
N2選択率=[N2出口濃度/(N2+N2O出口濃度)]×100(%)
図6に示された結果から、イリジウムの担体をWO3とSiO2の複合酸化物にすることにより、N2選択率とNOx転化率が顕著に向上し、それらの最適温度は約260℃といった割合に低い温度であることが分かる。
図7は、触媒温度が260℃における、WO3とSiO2の種々の重量比がN2選択率とNOx転化率に及ぼす効果を示す。図7に示された結果から、WO3の量が複合酸化物中で5〜30重量%のときに良好な結果が得られることが分かる。
タングステン酸アンモニウム33gに、15%DL-リンゴ酸水溶液を7g加え、タングステン酸アンモニウム溶液を得た。この溶液に29gのシリカゾルを加え、流動性のある混合液を得た。この混合液を、セラミック繊維の織物であるムライトクロス(P−2626、三井鉱山マテリアル)に含浸させた後、垂直に吊して余剰の混合液を滴下させた。次いで、この含浸されたムライトクロスをデシケータに納め、併せて200ccのシャーレに入れた30%アンモニア水溶液100ccをデシケータに納めることにより、室温で混合液をアンモニウム蒸気に暴露した。
11 熱交換部材
12 触媒
13 ガス入口
14 ガス出口
15 稜線
16 支持体
17 ガス透過材料
18 注入ノズル
19 回り込み部
20 小孔
A 供給ガス
B 排出ガス
Claims (9)
- 触媒と熱交換部材を備えた排ガス浄化装置であって、該触媒は、イリジウムを含む触媒成分と、酸化タングステンとシリカを含む複合酸化物からなる担体を含んでなり、該触媒は、該熱交換部材上に配置され、該熱交換部材は、該触媒の配置領域上流の供給ガスと該触媒の配置領域下流の排出ガスを熱交換することを特徴とする排ガス浄化装置。
- 前記熱交換部材は、前記供給ガスと前記排出ガスを隔てる隔壁を形成し、該熱交換部材の一端部又は両端部には、該供給ガスが前記触媒に接触した後に流れの向きを変えるための回り込み部が設けられている請求項1記載の排ガス浄化装置。
- 前記熱交換部材は複数の屈曲箇所を有する板材であって、該複数の屈曲箇所の稜線方向は実質的に相互に平行であり、該複数の屈曲箇所の稜線方向にそって前記供給ガス及び前記排出ガスが流通する請求項1又2に記載の排ガス浄化装置。
- 前記供給ガス中にCOが500ppm以上含まれる請求項1〜3のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記供給ガスの温度が300℃以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記触媒の配置領域が、該領域の前記稜線方向の距離が、該稜線に垂直な方向の距離よりも長い請求項3〜5のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記触媒が、前記熱交換部材の表面に前記稜線を跨って設けられた支持体に担持され、かつ相対する該熱交換部材の触媒担持側の空間にガス透過性材料が介在する請求項3〜6のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記複合酸化物が、タングステン酸アンモニウム溶液とシリカゾルの混合液を前記支持体に含浸した後、アンモニア蒸気に暴露し、次いで該混合液と該支持体を一体に焼成して得られた請求項7に記載の排ガス浄化装置。
- 前記回り込み部に、前記供給ガスに燃料を吹き込むための燃料注入ノズルが設けられた請求項2〜8のいずれか1項に記載の排ガス浄化装置。
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