本調査研究では、従来型の脱硝触媒の問題点である出港時の問題を解決する方法として、「吸着剤−選択還元触媒」の複合化による新しい脱硝触媒システムの調査研究を行い、小型内航船用ディーゼルエンジンの脱硝システムの性能改善を図ることを目的としている。

　また、これまでの調査結果から、従来型のアンモニアあるいは尿素法SCRシステムは、いくつかの課題は残るものの、排気ガスの温度が充分に高くなったときには有効に作動し、90%近いNOxの除去が可能であることがわかっている。したがって、当面問題となるのは、出港時の触媒温度が低い領域で排出されるNOxである。低温時に排出されるNOxを一時的に吸着しうる吸着剤が開発されれば、高温時には従来型の脱硝触媒で対応が可能である。本調査研究は従来型の脱硝触媒と組み合わせての使用を前提として、表3.1-1に示す平成9、10年度の結果から吸着剤として優れるMn₂O₃・2ZrO₂を用いて評価を行った。

　反応には常圧固定床流通式反応装置を用いた。コンパクトフロー(大倉理研製)をベースとし、水蒸気供給ライン、SO₂供給ライン、還元剤(アンモニア)供給ラインをそれぞれ追加して用いた。この反応装置の概要を図3.2-1, 3.2-2に示した。反応管には外径10mm、内径8mmの石英管または同サイズのステンレス管(「吸着剤−触媒」2層反応)を用いた。吸着剤または触媒を反応管内にシリカウールを用いて固定し、反応時に触媒層内の温度差が±1℃以内になるように装着した。反応温度の制御は触媒層の中心に挿入した熱電対により行った。吸着剤および触媒は特に付記しないかぎり、N₂気流中10℃/minで昇温し、500℃で60分間前処理を行ったあとで反応に用いた。

　反応ガスは、それぞれ流量をサーマルマスフローコントローラで制御し、N₂、O₂、NOの順で混合した。反応用混合ガスに含まれるNOxのNO₂濃度は5％程度である。また、本反応では、供給ガス中のそれぞれの反応基質濃度がいずれも極めて低いことが特徴である。そこで、より正確な流量制御を行うため、ガスの供給にはO₂以外、N₂による希釈ボンベを使用した。(1％のNOまたはNO₂、バランスガスN₂)

　

　実排ガス試験に先立ち、本検討課題である「吸着剤−脱硝触媒」システムの有効性を検証する目的で、粉体での「吸着剤−脱硝触媒」2層触媒反応器を作成し、実際にアンモニアによる選択還元触媒と組み合わせた脱硝システムの有効性を確認した。反応装置概要を以下に示す。

　吸着剤層を上段(上流側)に、脱硝触媒を下段(下流側)にそれぞれ充填し、それぞれをシリカウールで固定している、また還元剤であるアンモニアの導入ラインを[1]吸着剤の前方、および[2]吸着剤と脱硝触媒の中間にそれぞれ設置し、還元剤の導入位置による脱硝性能の違いも検討した。アンモニア導入ラインは反応層の温度の低下を避けるため、リボンヒーターにて加熱保持を行っている。

　試験方法は前述の昇温吸着脱離試験と同様の手順で行い、NOの脱離量に相当する還元剤を供給して行った。その他の実験条件を以下の表3.2-1にまとめて示した。

　ハニカム成型した吸着剤の性能評価を行うことを目的として、装置作製を行った。ハニカム成型品を充填するための反応管を作製し(図3.2-5)、ハニカム中心部分と下端部分の温度計測を行っている。

　試験方法は粉体の昇温吸着脱離試験と同様の手順で行った。その他の実験条件を以下の表3.2-2にまとめて示した。