JP2015166083A5

JP2015166083A5 - 選択的アンモニア酸化用の二機能性触媒

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Publication number: JP2015166083A5
Application number: JP2015029395A
Authority: JP
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2028-02-27

Description

図１は、ある排出物処理システムの実施様態を示す模式図である。図２は、以下の二触媒での定常状態でのＮＨ₃酸化の状況を示す：黒符号＝０．５７％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃、触媒坦持量＝０．５ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝５ｇ／ｆｔ³；白符号＝０．５７％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃、触媒坦持量＝０．５ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝５ｇ／ｆｔ³＋２．５ｇ／ｉｎ³鉄交換ベータゼオライト（Ｆｅ＝Ｆｅ₂Ｏ₃として１．１％、ＳＡＲ＝３０）。ＮＨ₃＝５００ｐｐｍ、ＮＯ＝０、Ｏ₂＝１０％（空気として）、Ｈ₂Ｏ＝５％、残り＝Ｎ₂、ＧＨＳＶ＝１００，０００／ｈｒ。実線は、データ点を連結する直線である。図３は、過渡的なＮＨ₃酸化の評価のための、パルスランプＮＨ₃触媒作動開始試験の際のＮＨ₃供給口濃度状況と反応器温度状況を示す。ガス組成：Ｏ₂＝１０％、Ｈ₂Ｏ＝５％、ＣＯ₂＝５％、残り＝Ｎ₂、ＧＨＳＶ＝１００，０００／ｈｒ。図４は、パルスランプ触媒作動開始試験により評価された一つの代表的な二機能性アンモニア酸化触媒の瞬間的な排出物の状況を示す。触媒＝１．８重量％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃＝１．０ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝３０ｇ／ｆｔ³＋０．５ｇ／ｉｎ³ベータゼオライト。図５は、パルスランプ触媒作動開始試験により評価された一つの代表的な二機能性アンモニア酸化触媒の過渡的な排出物の状況を示す。触媒＝１．８重量％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃、１．０ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝３０ｇ／ｆｔ³＋０．５ｇ／ｉｎ³ベータゼオライト。図６は、パルスランプ触媒作動開始試験により評価された触媒中の異なるレベルの鉄交換ベータゼオライトを有する一連の二機能性のアンモニア酸化触媒のＮＯ_x（＝ＮＯ＋ＮＯ₂）に対する選択性を示す。実線は、データの最小二乗回帰直線である。図７は、パルスランプ触媒作動開始試験により評価された一連の二機能性のアンモニア酸化触媒において、触媒中の鉄交換ベータゼオライトの量の関数としての表したアンモニアの部分変換率を示す。実線は、データの最小二乗回帰直線である。図８は、次の二触媒の定常状態でのＮＨ₃酸化状態を示す：黒符号＝０．５７％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃、触媒坦持量＝０．５ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝５ｇ／ｆｔ³；白符号＝０．５７％のＰｔを坦持するＡｌ₂Ｏ₃、触媒坦持量＝０．５ｇ／ｉｎ³、Ｐｔ負荷量＝５ｇ／ｆｔ³＋銅交換チャバザイト、触媒坦持量＝２．５ｇ／ｉｎ³（銅＝ＣｕＯとして２．５％、ＳＡＲ＝３０）。ＮＨ₃＝５００ｐｐｍ、ＮＯ＝０、Ｏ₂＝１０％（空気として）、Ｈ₂Ｏ＝５％、残り＝Ｎ₂、ＧＨＳＶ＝１００，０００／ｈｒ。実線は、データの点を連結する直線である。

本発明の実施様態の二機能性触媒複合体に有用な基材は、元来金属的であってもよく、一種以上の金属または金属合金を含んでいてもよい。金属製支持体の例としては、チタンやステンレス鋼などの耐熱製の金属や金属合金、鉄がほぼすべてあるいは主成分である他の合金があげられる。これらの合金は、ニッケル、クロム及び／又はアルミニウムの一種以上を含んでいてもよく、これらの金属の総量は、合金の少なくとも１５重量％であること、例えば、１０〜２５重量％のクロム、３〜８重量％のアルミニウム、および最高２０重量％のニッケルであることが好ましい。これらの合金は、少量または微量の一種以上の他の金属類、例えばマンガンや銅、バナジウム、チタンを含んでいてもよい。これらの金属性基材は、波板状またはモノリス状等のいろいろな形状で使用可能である。市販の金属基材の一例が、エミテックにより製造されている。しかしながら、本発明は、特定の基材の型式や材料、幾何形状に限定されるものではない。金属基材の表面を、高温下で、例えば１０００℃以上で酸化して基材表面に酸化物層を形成し、合金の耐食性を向上させてもよい。このような高温誘起による酸化は、耐火性金属酸化物支持体と触媒促進作用を持つ金属成分の基材への接着性を上げることとなろう。

実施例
実施例１：二機能性（二官能性）アンモニア酸化触媒の調整
二官能性のＡＭＯ_x触媒の製造は、通常、初期湿潤法により酸化物支持体上に塩基性のＰｔ（ＩＶ）前駆体を含浸させることにより始めた。続く有機酸の含浸により表面ｐＨを低下させ、Ｐｔ（ＩＶ）の沈殿させて、このＰｔ（ＩＶ）を支持体上に固定した。次いで、得られた粉末を脱イオン水中に懸濁して固体含量が約４０％のスラリーを得て、連続ミルまたは標準的なボールミルにより粉砕し、粒子数の９０％が１０μｍ未満となる粒度分布とした。ｐＨを連続測定して５を越えないようにして、Ｐｔ（ＩＶ）の再溶解を防止した。これとは別に、通常、遷移金属でイオン交換したゼオライトからなる第二成分を水中に懸濁して、固体含量が約４０％のスラリーを得て、粒子数の９０％が１０μｍ未満である凝集物径分布とした。この懸濁液に、約３％（固体量）のＺｒＯ₂を酢酸ジルコニウム
の溶液として添加した。これは、二つのスラリーを混合する際のゲル化を防止するのに必要であった。所望の坦持Ｐｔ／金属交換ゼオライト成分比を与える量で、これらの二つのスラリーを混合した。得られたスラリーを分析してＰｔ含量を補正し、外径が１．０”で長さが３．０”であり、セル密度が４００／（２５．４）^２セル／ｍｍ^２壁厚が６×０．０２５４ｍｍである標準的な円柱状セラミックモノリス上に塗布した。塗布は、このモノリスを流路方向に平行にスラリー中に浸漬し、過剰のスラリーを気流で除き、得られた湿潤触媒コアを乾燥焼成して行った。いくつかの場合には、目的の塗布量とするのに、特に合計塗布量が＞１．０／（２５．４）^３ｇ／ｍｍ^３の場合には、繰返し塗布が必要であった。触媒コアは、通常触媒活性の評価の前に高温下で焼成した。各々の評価に置ける具体的な養生条件を以下に述べる。

Claims

アンモニアの酸化に効果的な二機能性触媒組成物であって、
アンモニア酸化機能を有する第一の触媒、及びＮ_２選択性を増加させるための第二の触媒を含み、
前記第一の触媒は、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、及びこれらの物理的な混合物または原子ドープ体を含む化合物を含む化学的化合物から選ばれる耐火性金属酸化物とそれに担持された白金から本質的に構成され、
前記第二の触媒は、ＣＨＡの結晶構造を有するゼオライトを有し、
及び銅及び鉄から選択される第二の金属を分布状態で、及び該ゼオライトのイオン交換部位に配位して含む、
ことを特徴とする二機能性触媒組成物。
白金が、前記耐火性金属酸化物としてのアルミナ上に分布されている請求項１の触媒組成物。
白金が、前記ゼオライト上に分布されている請求項１の触媒組成物。
白金が、合計触媒体積に対して０．１／（０．３０４８）^３ｇ／ｍ^３〜１０／（０．３０４８）^３ｇ／ｍ^３の範囲の量で存在している請求項１の触媒組成物。
銅及び鉄から選択される第二の金属が、ゼオライトに対して重量で０．１％〜５％の範囲の量でゼオライト上に存在している請求項１の触媒組成物。
第二の金属が銅である請求項１の触媒組成物。
第二の金属が鉄である請求項１の触媒組成物。
前記耐火性金属酸化物の総量が、合計触媒体積に対して０．０１／（２５．４）^３ｇ／ｍｍ^３〜２．０／（２５．４）^３ｇ／ｍｍ^３の範囲である請求項１の触媒組成物。
ゼオライト中のシリカのアルミナに対するモル比が２〜２５０である請求項１の触媒組成物。
前記ゼオライトの総負荷量が、合計触媒体積に対して０．１／（２５．４）^３ｇ／ｍｍ^３〜４．０／（２５．４）^３ｇ／ｍｍ^３の範囲である請求項１の触媒組成物。
２５０℃〜４００℃で６０％を超えるＮ_２選択性を示す請求項１の酸化触媒組成物。
前記第二の触媒がＣｕＣＨＡである請求項１の酸化触媒組成物。