[发明专利]氨氧化催化剂以及使用了其的废气净化装置和废气净化方法

说明书

技术领域

本发明涉及氨氧化催化剂以及使用了其的废气净化装置和废气净化方法，更具体涉及：在通过将作为还原成分的尿素水、氨水喷雾供给于选择还原催化剂而将由锅炉、气体涡轮、稀薄燃烧型汽油发动机、柴油发动机等稀薄燃烧器排出的氮氧化物(NO、NO₂)进行净化时，即使在高的空间速度(Space Velocity：亦称为SV)下也可有效地抑制N₂O、NOx的副产以及氨的漏出，耐热性优异并且压力损耗小，且可减低贵金属使用量的氨氧化催化剂以及使用了其的废气净化装置和废气净化方法。

背景技术

由锅炉、稀薄燃烧型汽油发动机、柴油发动机等稀薄燃烧器排出的废气中，根据其结构、种类，包含源自燃料、燃烧空气的各种各样的有害物质。在这样的有害物质中存在有烃(HC)、可溶性有机成分(Soluble Organic Fraction：亦称为SOF)、煤烟(Soot)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)等，它们受大气污染防止法的限制。于是，作为它们的净化方法，使废气接触于催化剂而进行净化的催化处理法正在实用化。

另外，在这样的稀薄燃烧器中，有时会通过根据燃料的种类、供给量而供给最适于燃烧的量的空气等操作从而控制燃烧温度，抑制作为不完全燃烧物的CO、THC等有害物质的产生量，但另一方面也存在有燃烧温度变高并且导致NOx生成的情况。内燃机也同样有这样的状况，柴油机由于是通过稀薄燃烧使发动机运转的结构，因而容易排出氮氧化物。其中，搭载于汽车中的柴油发动机的运转条件在不断变化，因而恰当地抑制有害物质的产生是特别困难的。

作为这样排出的有害物质的净化方法，广泛地研究了在废气流路中设置催化剂的方法。通过限制从发动机排出的有害成分、废气而使用的催化剂虽然有不同，但是主要提出了：使用目的在于将SOF成分进行净化的氧化催化剂、目的在于将未燃气体成分进行氧化净化的催化剂以及将它们与过滤器进行组合从而将煤烟成分进行捕集和氧化净化的催化剂系统等。在这些催化剂中出于促进氧化反应的目的，主要使用了Pt、Pd等贵金属。柴油发动机与汽油发动机等相比时则废气量比较大，流出的废气量多，因而为了获得充分的净化性能，必然使得催化剂的容积也比汽油发动机用催化剂等的容积大，所使用的贵金属量也多。对汽车所产生的废气先进行了限制的汽油发动机用催化剂历来也使用着贵金属成分，对柴油发动机的废气进行的限制正在强化，由此形成了益发使用在地球上的资源之中比较稀有且昂贵的贵金属的状况。

此外伴随着对NOx的废气进行的限制，也提出了使用了NOx吸藏催化剂、选择还原催化剂(Selective Catalytic Reduction：以下有时称为SCR)作为NOx净化催化剂的催化剂系统。在SCR催化剂方面已知有数种用于NOx净化的还原剂，但在使用NH₃成分作为还原剂的SCR中，主要通过下面所示的反应式(1)～(3)将NOx最终还原为N₂。

4NO＋4NH₃＋O₂→4N₂＋6H₂O   (1)

6NO₂＋8NH₃→7N₂＋12H₂O   (2)

NO＋NO₂＋2NH₃→2N₂＋3H₂O   (3)

在利用了这样的反应机理的脱硝催化剂系统中，也可使用气化了的NH₃作为还原成分。然而，NH₃自身具有刺激气味等有害性，因此提出了如下方式：作为NH₃成分，从脱硝催化剂的上游添加尿素水，通过热分解、水解而产生NH₃并且用作还原剂，通过前述式的反应而显现出脱硝性能。

这样地通过尿素分解而获得NH₃的反应式如以下所示。

NH₂-CO-NH₂→NH₃＋HNCO   (尿素热分解)

HNCO＋H₂O→NH₃＋CO₂   (异氰酸水解)

NH₂-CO-NH₂＋H₂O→2NH₃＋CO₂   (尿素水解)