JPH0699077A

JPH0699077A - 積層コルゲート触媒担体

Info

Publication number: JPH0699077A
Application number: JP4273854A
Authority: JP
Inventors: Takeo Ito; 丈夫伊藤
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の積層コルゲート触媒担体の欠点を解消
し、気相反応が触媒表面全体で有効に行われる積層コル
ゲ−ト触媒担体を提供する。【構成】無機繊維シ−トからなる積層コルゲ−ト触媒
担体において、中芯１およびライナー２の一方または両
方に透孔３を設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気相反応用触媒に使用
する積層コルゲート触媒担体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の積層コルゲート触媒担体
としては、セラミック繊維や、ガラス繊維等の無機繊維
シートからなる積層コルゲート触媒担体が知られてい
る。このような積層コルゲート触媒担体は、セラミック
を押し出し成形したハニカム担体に比べ、軽量で、空隙
率が大きく、熱衝撃にも強い等の点で優れており、気相
反応用触媒に使用され優れた性能を得ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の積層コルゲート触媒担体を気相反応用触媒に使用す
る場合、一般に、気相反応は触媒での反応ガスの拡散に
律速されるので、必ずしも気相反応は触媒表面全体で有
効に行われてはいない。本発明は、上記従来の積層コル
ゲート触媒担体の欠点を解消し、気相反応が触媒表面全
体で有効に行われる積層コルゲート触媒担体を提供する
ことを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の積層コルゲート
触媒担体は、図１および図２に示すように、無機繊維シ
ートからなる積層コルゲート触媒担体において、中芯１
およびライナー２の一方または両方に透孔３を設けたこ
とを特徴とする。尚、前記透孔の中芯およびライナ−に
対する開孔率は２〜２０％とするのが好ましい。これ
は、開孔率が２％未満では透孔による触媒性能の向上効
果が得られず、また２０％を越えると透孔による触媒性
能の向上よりも触媒担持量の減少による触媒性能の低下
が大きいためである。

【０００５】前記無機繊維シートは、一般には、無機繊
維を主配合とし、これに無機粉体、有機繊維、有機バイ
ンダ等を任意に配合した抄造原料を円網式、長網式等の
通常の抄造方法で、厚さ０．１５〜１．０ｍｍ、密度
０．１〜０．８ｇ／ｍ³程度に抄造することにより得た
ものを用いる。

【０００６】前記無機繊維としては、アルミナ繊維、シ
リカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊維、ガ
ラス繊維、石綿等が用いられる。

【０００７】前記無機粉体は、触媒担体、充填剤、焼結
剤等として配合するもので、例えば、シリカ、アルミ
ナ、ジルコニア、チタニア、カオリン、ゼオライト等が
用いられる。粒子径は水中分散性を考慮し、１００μｍ
以下が好ましい。

【０００８】前記有機繊維は、シート強度の向上とコル
ゲート加工性の向上のために配合するもので、例えば、
ＮＢＫＰ、リンターパルプ、レーヨン繊維等のセルロー
ス系繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル
繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維等の合成
繊維等が用いられる。

【０００９】前記有機バインダーは、有機繊維と同様な
目的および繊維の分散性向上のために配合するもので、
例えば、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルア
ルコール樹脂、ＣＭＣ、コーンスターチ等が用いられ、
水溶液、エマルジョン、粉末、繊維等の任意の形態で用
いることが可能である。

【００１０】前記無機繊維シートは、上記の各成分を水
中に分散または溶解し抄造原料とするが、上記成分の配
合比率は、通常、無機成分（無機繊維，無機粉体）を８
０〜９９重量％とし、有機成分（有機繊維，有機バイン
ダ）を１〜２０重量％とする。詳細には、無機繊維が２
９〜９９重量％、無機粉体が０〜７０重量％、有機繊維
が１〜２０重量％、有機バインダが０〜２０重量％の配
合比率とする。

【００１１】以上のようにして得られた無機繊維シート
からなるコルゲート状の中芯と平板状のライナーを交互
に重ね、積層コルゲート触媒担体とする。この時、中芯
およびライナーの一方または両方に透孔を設けておく。
例えば、無機繊維シートを中芯用原紙およびライナー用
原紙として、予めどちらか一方または両方に透孔として
孔開け加工し、片面コルゲートマシーンでライナーと中
芯が接着された片面コルゲート状シートに加工する。こ
の片面コルゲート状シートを任意の大きさに裁断し積層
接着するか、もしくは渦巻状に成巻加工することで、本
発明による積層コルゲート触媒担体を得ることができ
る。

【００１２】本発明において、積層コルゲート触媒担体
は通常、有機成分が焼失する温度条件下で焼成される。
このため、積層コルゲート触媒担体の焼成後の形状保
持、さらに、圧縮強度向上のため、無機バインダを使用
する必要がある。ここで、使用する無機バインダとし
て、シリカゾルまたはケイ酸エステル等が適しており、
これらをコルゲート加工時またはコルゲート加工後また
はコルゲート積層加工後に含浸処理し、乾燥または加水
分解等により硬化処理を行う。この時、含浸する無機バ
インダの付着量は使用する無機繊維シートの配合成分や
強度特性等により適宜調整する。通常、無機繊維シート
の重量に対する無機バインダの固形分は５０〜１５０重
量％の範囲にすることが好ましい。

【００１３】また、中芯とライナーの接着およびコルゲ
ート状シートの積層接着には、有機系接着剤は焼成時に
焼失するため、無機系接着剤を使用する必要がある。例
えば、アルミナゾル、シリカゾル等の無機バインダ、水
または無機バインダにシリカ、アルミナ、ジルコニア、
チタニア等の無機粉体を添加したもの等が好ましい。さ
らに、接着剤の粘度調整および加工時の初期接着強度の
向上のため、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニ
ルアルコール樹脂、ＣＭＣ、コーンスターチ等の有機バ
インダを添加しても良い。この時、有機バインダの固形
分は接着剤の全固形分に対して、２０重量％以下とする
ことが好ましい。これは、２０重量％を越える場合、焼
成後の接着強度の低下が著しくなるためである。前記無
機系接着剤の粘度は、室温で１００ｃｐｓ〜１００００
ｃｐｓとするのが好ましい。

【００１４】本発明の積層コルゲート触媒担体は、担体
物質として、例えば、アルミナ、チタニア、シリカ、ゼ
オライト等が用いられ、触媒物質として、例えば、バナ
ジウム、マンガン、銅、鉄、タングステン、モリブデ
ン、ニッケル、コバルト、クロム等の酸化物または複合
酸化物や、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム等
を用いることができる。

【００１５】前記担体物質および触媒物質の担持方法と
して、例えば、これらの担体物質および触媒物質を含有
する溶液または分散液を無機繊維シートまたは積層コル
ゲート担体に含浸またはコートする方法や、無機繊維シ
ートの抄造時に触媒粉体を配合する方法がある。担体物
質および触媒物質の担持手順は、担持物質を担持した
後、触媒物質を担持しても良いし、担体物質および触媒
物質を同時に担持しても良い。

【００１６】

【作用】本発明による積層コルゲート触媒担体は、中芯
１およびライナー２に多数の透孔３が開いた構造となっ
ており、この積層コルゲート触媒担体を気相反応用触媒
として使用する場合、図１に示す通り、各セル４を通過
する反応ガスは、図中矢示したように、中芯１およびラ
イナー２に開いた透孔３により隣接するセル４を通過す
る反応ガスと干渉しあうことにより触媒内部での拡散が
促進される。このように触媒内部での反応ガスの拡散が
促進されることにより、気相反応が触媒表面全体で有効
に行われる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明積層コルゲート触媒担体を実施
例および比較例に基づき説明する。実施例１無機繊維シート、例えばＭＣペーパＭＣＮ−０２５
（坪量４５ｇ／ｃｍ³，厚さ０．２５ｍｍ，日本無機株
式会社製）に２ｍｍφの透孔を６ｍｍの間隔で均等に開
けた。次に、透孔を開けた無機繊維シートを中芯用原紙
およびライナー用原紙とし、シリカゾル（シリカ固形分
３０重量％）を含浸し、段ロールを１５０℃に加熱した
片面コルゲートマシーンで乾燥、成形して片面コルゲー
ト状シートを得た。得られた片面コルゲート状シートは
ピッチ８．６ｍｍ、高さ４．６ｍｍの中芯と、これにア
ルミナゾル（アルミナ固形分４０重量％）で接着された
ライナーとで構成される。次に、この片面コルゲート状
シートを縦横１００ｍｍに裁断した。裁断した片面コル
ゲート状シートの中芯側の山部にアルミナゾル（アルミ
ナ固形分４０重量％）を塗布し、高さが約１００ｍｍに
なるように片面コルゲート状シートを中芯の波形方向を
揃えて中芯とライナーが交互に重なるように積層接着し
た後、１２０℃で１時間乾燥後、５５０℃の酸化雰囲気
で２時間焼成した。

【００１８】以上の方法で得られた積層コルゲート触媒
担体に酸化チタンゾル（平均粒子径１μｍ，酸化チタン
固形分１０重量％）を含浸し、１２０℃で１時間乾燥
後、４００℃で５時間焼成した。さらに、メタバナジン
酸アンモン２重量％水溶液を含浸し、１２０℃で１時間
乾燥後、５００℃で５時間焼成した。以上の方法によっ
て酸化チタン１０．９ｇ、五酸化バナジウム１．８ｇを
担持した積層コルゲート脱硝触媒を得た。

【００１９】実施例２実施例１において、ライナー用原紙として透孔が開いて
いない無機繊維シートを使用し、以下実施例１と同じ操
作によって、酸化チタン１２．５ｇ、五酸化バナジウム
２．１ｇを担持した積層コルゲート脱硝触媒を得た。

【００２０】実施例３実施例１において、中芯用原紙として透孔が開いていな
い無機繊維シートを使用し、以下実施例１と同じ操作に
よって、酸化チタン１３．４ｇ、五酸化バナジウム２．
２ｇを担持した積層コルゲート脱硝触媒を得た。

【００２１】比較例１上記各実施例の積層コルゲート脱硝触媒との比較のた
め、上記各実施例の無機繊維シートに透孔を開ける操作
を省略し、以下実施例１と同じ操作によって、酸化チタ
ン１５．０ｇ、五酸化バナジウム２．５ｇを担持した積
層コルゲート脱硝触媒を得た。

【００２２】次に、上記各実施例および比較例で得られ
た積層コルゲート脱硝触媒の性能を調べた。各積層コル
ゲート脱硝触媒を反応容器に装着し、一酸化窒素１００
ｐｐｍ、アンモニア１００ｐｐｍ、二酸化イオウ１００
ｐｐｍ、二酸化炭素１０重量％、酸素１０重量％、水蒸
気１０重量％、残余窒素からなる混合ガスを反応温度２
５０℃、空間速度１００００／hrとして通した。触媒を通過したガスの一酸化窒素の濃度を測定し、脱硝率＝〔（混合ガスの一酸化窒素濃度 ppm−触媒を通
過したガスの一酸化窒素濃度 ppm）／混合ガスの一酸化
窒素濃度 ppm〕×１００として脱硝率（％）を求めた。得られた結果を表１に示
す。また、同時に透孔の開孔率も調べ、その結果を表１に示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】以上の結果から明らかな通り、本発明によ
る積層コルゲート脱硝触媒は、比較例の積層コルゲート
脱硝触媒に比べて、触媒物質の担持量がより少なくなる
のにもかかわらず、高い脱硝率となっている。

【００２５】

【発明の効果】本発明による積層コルゲート触媒担体を
気相反応用触媒として使用する場合、中芯およびライナ
ーに設けた透孔により触媒内部での反応ガスの拡散が促
進され、気相反応は触媒表面全体で有効に行われる。こ
のため、従来の触媒に比べて、触媒量を少なくでき、触
媒容積の低減、軽量化、低圧力損失化等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による積層コルゲート触媒担体の拡大断
面図である。

【図２】本発明による積層コルゲート触媒担体の具体例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１中芯２ライナー３透孔４セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機繊維シートからなる積層コルゲート
触媒担体において、中芯およびライナーの一方または両
方に透孔を設けたことを特徴とする積層コルゲート触媒
担体。
【請求項２】前記透孔の中芯およびライナーに対する
開孔率を２〜２０％としたことを特徴とする請求項１記
載の積層コルゲート触媒担体。