(57)【要約】【課題】ＮＯｘ還元能に優れ、冬季寒冷地で使用可能な尿素水を提供する。【解決手段】尿素１０〜３５wt％、水溶性有機化合物５〜４０wt％、及びモノ及び/又は多価カルボン酸もしくは無機酸のアンモニウム塩５〜３０ｗｔ％を含む水溶液よりなるＮＯｘ還元剤を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
尿素１０〜３５wt％、水溶性有機化合物５〜４０wt％、及びモノ及び/又は多価カルボン酸もしくは無機酸のアンモニウム塩５〜３０ｗｔ％を含む水溶液よりなるＮＯｘ還元剤。
【請求項２】
水溶性有機化合物が、アルコール類である請求項１記載のＮＯｘ還元剤。
【請求項３】
アルコール類が、炭素数１〜２の低級アルコールである請求項２記載のＮＯｘ還元剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等における燃焼排ガス中に含まれている窒素酸化物（ＮＯｘ）の除去剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車やガスタービンなどの都市型の燃焼機関に対しても脱ＮＯｘ規制が強化されるにつれ接触還元による窒素酸化物の除去の必要性が生じてきたが、還元剤であるアンモニアは毒性ガスであり、装置上、操作上でも危険性を伴うため、使用が困難である。そこで、例えば、特許文献１に開示されているように、アンモニア代替還元剤として、扱いが容易で安全な尿素水溶液を用いる方法がある。これは排ガス中に添加された尿素を加水分解触媒により分解し、生じたアンモニアによって窒素酸化物を除去するものである。しかしながら、上記尿素水溶液による方法においては冬季寒冷地において温度が氷点下に低下した場合、溶液が固結して使用出来なくなるといった問題が生じる。したがって、必要な尿素濃度を保ちながらも−１０℃以下において氷結凝固または結晶の析出を起こさないことが求められていた。このため特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５にはアンモニウム塩と水溶性有機化合物を添加して凝固点を降下させることで寒冷地においても結晶析出を起こさない組成物を提案している。
【特許文献１】特開平０２−２１８４１８号公報
【特許文献２】特開２００３−２６９１４１号公報
【特許文献３】特開２０００−２９０８３２号公報
【特許文献４】特開２００２−００１０６６号公報
【特許文献５】特開２００４−２９０８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来技術で提案された水溶性有機化合物は凝固点降下の効果は大きいもののＮＯｘ還元剤としては十分には機能しない。従って、凝固点降下の効果が大きく寒冷地においても結晶析出などの問題がなく安定的に使用でき、しかもＮＯｘ還元剤としても十分な性能を有する組成物が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、上記課題について尿素水溶液に関し種々の検討を行った結果、水溶性有機化合物とモノ及び/又は多価カルボン酸のアンモニウム塩とを尿素水溶液に加えることにより寒冷地での使用に耐え得るＮＯｘ還元剤が本課題を解決することを見いだし本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明は、尿素１０〜３５wt％、水溶性有機化合物５〜４０wt％、及び、モノ及び/又は多価カルボン酸もしくは無機酸のアンモニウム塩５〜３０ｗｔ％を含む水溶液よりなるＮＯｘ還元剤である。
【発明の効果】
【０００６】
本願発明によれば、尿素水溶液の凝固点を下げながら、ＮＯｘ還元剤としての機能を保持することができた。これにより寒冷地でも使用できることができるＮＯｘ還元剤を提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のＮＯｘ還元剤は、尿素、水溶性有機化合物とモノ及び/又は多価カルボン酸のアンモニウム塩とを含有してなる水溶液である。
【０００８】
本発明に使用する水溶性有機化合物としては、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、2−ブタノール、イソプロピルアルコール、1，3−プロパンジオール、モノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、1，8−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル類、ジエチルアミン、トリメチルアミン、イソプロピルアミン等のアミン類、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物などが使用できるが、これらのなかでもメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の炭素数１〜３の低級アルコールおよびエチレングリコール、プロピレングリコール等の炭素数１〜３の低級の多価アルコールが効果的であり経済的にも有利である。
【０００９】
本発明の還元剤水溶液において、尿素の濃度は、１０〜３５wt％の範囲が好ましい。尿素の水に対する溶解度は、常温下では約３８ｗｔ％であり、還元剤としては、尿素濃度は、可能な限り高濃度であるほうが効率的であるが、しかしながら、本発明の還元剤では、尿素の濃度の上限は、使用温度、水溶性有機化合物による溶解度の低下等から３５ｗｔ％以下が好ましい。すなわち、１０wt％未満では濃度が低すぎて還元剤として使用するには容積効率が悪く、また３５wt％超えると低温下または水溶性有機化合物の存在により結晶の析出が起き易く不安定であり、使用困難である。
【００１０】
また、水溶性有機化合物の濃度は５〜４０wt％の範囲が好ましい。本発明のＮＯｘ還元剤は、氷点下において凍結することなく使用可能な還元剤であり、前記の濃度範囲は、水溶液中において尿素の結晶析出を起こさず、且つ水溶液の凍結を起こさない範囲である。−１０℃以下の低温領域の所望温度において使用に耐えられる濃度に設定する。高濃度ほど、溶液の凝固温度を低下出来るが、５ｗｔ％未満では、所望の使用温度において、凍結する傾向が大きく好ましくない。また４０wt％を超えると尿素の溶解度が低下して結晶が析出するので好ましくない。
【００１１】
又、本発明に用いられるアンモニウム塩としては例えばぎ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、シュウ酸アンモニウムなどが用いられるがモノ及び/又は多価カルボン酸もしくは炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウムなどの無機酸のアンモニウム塩であれば特に制限はないが、経済性や尿素水溶液への溶解性を考慮すると炭素数が５以下の多価あるいはモノカルボン酸もしくは無機酸のアンモニウム塩が好ましく用いられる。ここでモノ及び/又は多価カルボン酸のアンモニウム塩もしくは無機酸のアンモニウム塩は５〜３０ｗｔ％、好ましくは１０〜２０ｗｔ％が用いられる。また、モノ及び/又は多価カルボン酸もしくは無機酸のアンモニウム塩は水溶性有機化合物に対し３０〜７０ｗｔ％、好ましくは４０〜６０ｗｔ％で用いられる。
【００１２】
本発明の脱ＮＯｘ還元剤は、上記のように尿素および上述の水溶性有機溶剤化合物を含む水溶液である。これらの含有量は、ＮＯx還元剤として所望の適用温度において、水溶液が凍結せず、尿素が還元剤として最適の効果と容積効率を示す量に設定する。すなわち、本発明の還元剤において、水溶性有機化合物は水溶液の凍結を抑制し、一方、尿素の溶解度を低下させるので、尿素が結晶として析出せず、還元剤として最適の効果および容積効率を示す量を前記の範囲内で選択する。
【００１３】
本発明の脱ＮＯｘ用還元剤は、この尿素および前記の水溶性有機化合物を、上記の濃度範囲で含有する水溶液として調製する方法であれば、その調製方法は特に限定されない。通常は、所望の濃度の尿素水溶液に所望の濃度の水溶性有機化合物を添加する方法、または両水溶液を混合する方法、または先に水溶性有機化合物の水溶液を調製してこれに所定濃度になるよう尿素を添加溶解するなど、通常、尿素および水溶性有機化合物を所望の濃度で含有する水溶液を調製できる方法であれば特に限定されない。
【００１４】
本発明の脱ＮＯｘ用還元剤は、このように調製して−１０℃以下において不凍液化するが、ＮＯｘ除去率においては不凍液化しない尿素水溶液のみよりむしろ良い結果が得られることが判明した。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。しかし、本願発明はこれらの実施例のみに制限されるものではない。
［実施例１〜４及び比較例１〜２］
炭酸アンモニウムとモノエチレングリコール（以下、ＭＥＧと略記）を尿素水に添加して、凝固点をJIS  K0065  化学製品の凝固点測定方法に準拠して測定した。その結果を表１に示す。
【００１６】
【表１】
2008049258.tif 000002
【００１７】
［比較例３〜８］
32.5％尿素水に炭酸アンモニウムやギ酸アンモニウムを単独で添加した場合の凝固点降下を表２に示す。
【００１８】
【表２】
2008049258.tif 000003
【００１９】
［比較例９〜１０および実施例５〜６］
炭酸アンモニウムとメタノールを尿素水に添加して、凝固点をJIS  K0065  化学製品の凝固点測定方法に準拠して測定した。その結果を表３に示す。
【００２０】
【表３】
2008049258.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明の処理添加剤組成物は尿素水溶液よりも低い凝固点を有し、これによって必要な場合には、-12℃未満の温度において処理添加剤の使用及び貯蔵を可能にする。