JPH11216370A - 触媒及びその製造方法 - Google Patents
触媒及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラス繊維が持つ耐水性や電気絶縁性に優れ
る特性を生かしつつ、硫黄酸化物を含有する排ガス中で
使用しても担体の機械的強度の低下が実用上問題となら
ない程度に抑制された脱硝触媒およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充
填材および無機バインダを含む構造体に触媒活性成分を
担持してなる脱硝触媒、及びその製造方法。
る特性を生かしつつ、硫黄酸化物を含有する排ガス中で
使用しても担体の機械的強度の低下が実用上問題となら
ない程度に抑制された脱硝触媒およびその製造方法を提
供する。 【解決手段】 Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充
填材および無機バインダを含む構造体に触媒活性成分を
担持してなる脱硝触媒、及びその製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硫黄酸化物を含有
する排ガスの脱硝に使用する触媒に関し、特に、使用に
おいて機械的強度の低下の少ない脱硝触媒およびその製
造方法に関する。
する排ガスの脱硝に使用する触媒に関し、特に、使用に
おいて機械的強度の低下の少ない脱硝触媒およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】排ガス中の窒素酸化物を除去するために
使用される脱硝触媒において、耐水性や電気絶縁性の改
善を目的として担体にガラス繊維やセラミック繊維を使
用したものがある。特に、Ｅガラスと呼ばれるガラスか
らなる繊維は、耐水性や電気絶縁性に優れることが知ら
れている。
使用される脱硝触媒において、耐水性や電気絶縁性の改
善を目的として担体にガラス繊維やセラミック繊維を使
用したものがある。特に、Ｅガラスと呼ばれるガラスか
らなる繊維は、耐水性や電気絶縁性に優れることが知ら
れている。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、Ｅガラ
ス繊維はＢ2 Ｏ3 を含んでおり、排ガス中に硫黄酸化物
が含有されている場合、Ｂ2 Ｏ3 と硫黄酸化物（Ｓ
Ｏ3 ）とが反応して金属塩が生成して繊維母材から溶出
し、繊維が劣化するという問題がある。また、セラミッ
ク繊維においても、アルミナ含有繊維ではＡｌ2 Ｏ3 と
硫黄酸化物とが反応して繊維が劣化するという同様の問
題を抱えている。更に、このＡｌ2 Ｏ3 は、通常、ガラ
ス中にＳｉＯ2 とともに主成分として含有される成分で
あり、従ってＥガラス繊維からなる担体では、Ｂ2 Ｏ3
とＡｌ2 Ｏ3 の両方が硫黄酸化物と反応して担体の更な
る劣化が進行する。このように、従来のガラス繊維やア
ルミナ含有セラミック繊維を担体とする脱硝触媒は、排
ガス中に硫黄酸化物が含まれる場合、担体が劣化して触
媒寿命が低下するという問題がある。
ス繊維はＢ2 Ｏ3 を含んでおり、排ガス中に硫黄酸化物
が含有されている場合、Ｂ2 Ｏ3 と硫黄酸化物（Ｓ
Ｏ3 ）とが反応して金属塩が生成して繊維母材から溶出
し、繊維が劣化するという問題がある。また、セラミッ
ク繊維においても、アルミナ含有繊維ではＡｌ2 Ｏ3 と
硫黄酸化物とが反応して繊維が劣化するという同様の問
題を抱えている。更に、このＡｌ2 Ｏ3 は、通常、ガラ
ス中にＳｉＯ2 とともに主成分として含有される成分で
あり、従ってＥガラス繊維からなる担体では、Ｂ2 Ｏ3
とＡｌ2 Ｏ3 の両方が硫黄酸化物と反応して担体の更な
る劣化が進行する。このように、従来のガラス繊維やア
ルミナ含有セラミック繊維を担体とする脱硝触媒は、排
ガス中に硫黄酸化物が含まれる場合、担体が劣化して触
媒寿命が低下するという問題がある。
【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ガラス繊維が持つ耐水性や電気絶縁性に優れ
る特性を生かしつつ、硫黄酸化物を含有する排ガスに使
用しても担体の機械的強度の低下が実用上問題とならな
い程度に抑制された脱硝触媒およびその製造方法を提供
することを目的とする。
のであり、ガラス繊維が持つ耐水性や電気絶縁性に優れ
る特性を生かしつつ、硫黄酸化物を含有する排ガスに使
用しても担体の機械的強度の低下が実用上問題とならな
い程度に抑制された脱硝触媒およびその製造方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
係る、（１）Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充填
材および無機バインダを含む構造体に触媒活性成分を担
持してなることを特徴とする脱硝触媒、（２）ガラス繊
維において、Ａｌ2 Ｏ3 成分が１０〜１９重量％である
ことを特徴とする前記（１）記載の脱硝触媒、（３）ガ
ラス繊維の直径が３〜１６μｍであることを特徴とする
前記（１）または（２）記載の脱硝触媒、（４）無機充
填材がＳｉＯ2 であることを特徴とする前記（１）〜
（３）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（５）無機バイ
ンダがシリカゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾルの焼
成物のうち少なくとも１種以上からなることを特徴とす
る請求項１〜４の何れか一項に記載の脱硝触媒、（６）
構造体がハニカム形状であることを特徴とする前記
（１）〜（５）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（７）
触媒活性成分がＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖの酸化物うち少なく
とも１種以上からなることを特徴とする前記（１）〜
（６）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（８）Ｂ2 Ｏ3
を含まないガラス繊維とバインダとを含有する混合物を
抄造してガラスペーパーを形成する工程、前記ガラスペ
ーパーをコルゲート加工後、積層あるいは成巻加工する
工程、前記ガラスペーパー加工品に無機バインダを用い
て無機充填材を塗布、乾燥、熱処理してハニカム構造体
を得る工程、前記ハニカム構造体に無機バインダを用い
て触媒活性成分を担持させ、乾燥、熱処理する工程、を
含むことを特徴とする脱硝触媒の製造方法、により達成
される。
係る、（１）Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充填
材および無機バインダを含む構造体に触媒活性成分を担
持してなることを特徴とする脱硝触媒、（２）ガラス繊
維において、Ａｌ2 Ｏ3 成分が１０〜１９重量％である
ことを特徴とする前記（１）記載の脱硝触媒、（３）ガ
ラス繊維の直径が３〜１６μｍであることを特徴とする
前記（１）または（２）記載の脱硝触媒、（４）無機充
填材がＳｉＯ2 であることを特徴とする前記（１）〜
（３）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（５）無機バイ
ンダがシリカゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾルの焼
成物のうち少なくとも１種以上からなることを特徴とす
る請求項１〜４の何れか一項に記載の脱硝触媒、（６）
構造体がハニカム形状であることを特徴とする前記
（１）〜（５）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（７）
触媒活性成分がＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖの酸化物うち少なく
とも１種以上からなることを特徴とする前記（１）〜
（６）の何れか一項に記載の脱硝触媒、（８）Ｂ2 Ｏ3
を含まないガラス繊維とバインダとを含有する混合物を
抄造してガラスペーパーを形成する工程、前記ガラスペ
ーパーをコルゲート加工後、積層あるいは成巻加工する
工程、前記ガラスペーパー加工品に無機バインダを用い
て無機充填材を塗布、乾燥、熱処理してハニカム構造体
を得る工程、前記ハニカム構造体に無機バインダを用い
て触媒活性成分を担持させ、乾燥、熱処理する工程、を
含むことを特徴とする脱硝触媒の製造方法、により達成
される。
【０００６】本発明による上記脱硝触媒は、Ｂ2 Ｏ3 を
含まず、更に好ましくはＡｌ2 Ｏ3成分の含有量も低く
抑えられたガラス繊維を担体とするため、ガラス繊維特
有の耐水性、電気絶縁性を兼ね備えつつ、排ガス中に硫
黄酸化物が含まれていても繊維の構成成分と硫黄酸化物
との反応が進行せず、使用に際しての担体の強度低下が
抑制される。
含まず、更に好ましくはＡｌ2 Ｏ3成分の含有量も低く
抑えられたガラス繊維を担体とするため、ガラス繊維特
有の耐水性、電気絶縁性を兼ね備えつつ、排ガス中に硫
黄酸化物が含まれていても繊維の構成成分と硫黄酸化物
との反応が進行せず、使用に際しての担体の強度低下が
抑制される。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の脱硝触媒およびその製造
方法に関して、詳細に説明する。本発明の脱硝触媒は、
Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充填材および無機
バインダを含む構造体に触媒活性成分を担持してなる。
本発明で使用されるガラス繊維においては、Ａｌ2 Ｏ3
の含有量は上記した排ガス中の硫黄酸化物との反応を抑
える観点から少ないほど好ましく、１９重量％以下、特
に１５重量％以下であることが好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 の
含有量が前記値よりも多い場合には耐酸性が低下する。
尚、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量の下限値は１０重量％であり、
これより少ないと繊維の耐熱性が低下して好ましくな
く。また、Ａｌ2 Ｏ3 以外のガラス成分に関しては、繊
維化可能なガラス組成となる限り特に制限されるもので
はないが、例えば主成分であるＳｉＯ2 を５０〜７０重
量％、ＣａＯを１５〜２５重量％含有することができ
る。残部は、アルカリ金属やアルカリ土類金属、チタ
ン、鉄、ジルコニウム等の金属酸化物である。
方法に関して、詳細に説明する。本発明の脱硝触媒は、
Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充填材および無機
バインダを含む構造体に触媒活性成分を担持してなる。
本発明で使用されるガラス繊維においては、Ａｌ2 Ｏ3
の含有量は上記した排ガス中の硫黄酸化物との反応を抑
える観点から少ないほど好ましく、１９重量％以下、特
に１５重量％以下であることが好ましい。Ａｌ2 Ｏ3 の
含有量が前記値よりも多い場合には耐酸性が低下する。
尚、Ａｌ2 Ｏ3 の含有量の下限値は１０重量％であり、
これより少ないと繊維の耐熱性が低下して好ましくな
く。また、Ａｌ2 Ｏ3 以外のガラス成分に関しては、繊
維化可能なガラス組成となる限り特に制限されるもので
はないが、例えば主成分であるＳｉＯ2 を５０〜７０重
量％、ＣａＯを１５〜２５重量％含有することができ
る。残部は、アルカリ金属やアルカリ土類金属、チタ
ン、鉄、ジルコニウム等の金属酸化物である。
【０００８】上記ガラス繊維の直径はガラス繊維と担体
とする従来の脱硝触媒のものと同等で構わず、３〜１６
μｍの範囲とすることが好ましい。特に直径が３μｍ以
下では、担体とした時の強度が不足する可能性がある。
とする従来の脱硝触媒のものと同等で構わず、３〜１６
μｍの範囲とすることが好ましい。特に直径が３μｍ以
下では、担体とした時の強度が不足する可能性がある。
【０００９】本発明で使用される無機充填材は特に制限
されるものでなく、従来よりガラス繊維を担体とする脱
硝触媒に使用されるものを適宜使用できるが、特にＳｉ
Ｏ2の粉末が好ましい。このＳｉＯ2 源としては、ケイ
石が好適である。
されるものでなく、従来よりガラス繊維を担体とする脱
硝触媒に使用されるものを適宜使用できるが、特にＳｉ
Ｏ2の粉末が好ましい。このＳｉＯ2 源としては、ケイ
石が好適である。
【００１０】本発明で使用される無機バインダは特に制
限されることはなく、従来よりガラス繊維を担体とする
脱硝触媒に使用されるものを適宜使用できるが、シリカ
ゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾルの焼成物を単独、
もしくは混合して使用することが好ましい。
限されることはなく、従来よりガラス繊維を担体とする
脱硝触媒に使用されるものを適宜使用できるが、シリカ
ゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾルの焼成物を単独、
もしくは混合して使用することが好ましい。
【００１１】本発明の脱硝触媒は、上記したＢ2 Ｏ3 を
含まないガラス繊維、無機充填材および無機バインダを
含む構造体上に、脱硝作用を有する触媒活性成分を無機
バインダを用いて担持して得られる。この触媒活性成分
は特に制限されるものではなく、従来より脱硝目的で使
用される触媒活性成分である。好ましくは、Ｔｉ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｖの酸化物を単独で、もしくは混合して使用する
ことができる。また、これら触媒活性成分の担持方法は
特に制限されるものではないが、無機バインダとともに
構造体に含浸させる方法が好ましい。尚、触媒活性成分
の担持量は特に制限されるものではない。
含まないガラス繊維、無機充填材および無機バインダを
含む構造体上に、脱硝作用を有する触媒活性成分を無機
バインダを用いて担持して得られる。この触媒活性成分
は特に制限されるものではなく、従来より脱硝目的で使
用される触媒活性成分である。好ましくは、Ｔｉ、Ｗ、
Ｍｏ、Ｖの酸化物を単独で、もしくは混合して使用する
ことができる。また、これら触媒活性成分の担持方法は
特に制限されるものではないが、無機バインダとともに
構造体に含浸させる方法が好ましい。尚、触媒活性成分
の担持量は特に制限されるものではない。
【００１２】また、構造体の製造方法は以下の通りであ
る。先ず、Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維を、適当なバ
インダ溶液（例えば、ポリビニルアルコール溶液）に分
散させた液を抄造してガラスペーパーを形成する。そし
て、このガラスペーパーを上下一対の波形段ロールの間
を通過させてコルゲート加工した後、積層あるいは成巻
加工する。次いで、このガラスペーパー加工品に無機バ
インダ（例えば、シリカゾル）を用いて無機充填材（た
とえば、ケイ石）を塗布し、乾燥、熱処理して所望形状
の構造体とする。ここで、構造体はハニカム形状とする
ことが好ましく、それにより排ガスとの接触面積を大き
くでき、また構造体の強度を高めることができる。
る。先ず、Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維を、適当なバ
インダ溶液（例えば、ポリビニルアルコール溶液）に分
散させた液を抄造してガラスペーパーを形成する。そし
て、このガラスペーパーを上下一対の波形段ロールの間
を通過させてコルゲート加工した後、積層あるいは成巻
加工する。次いで、このガラスペーパー加工品に無機バ
インダ（例えば、シリカゾル）を用いて無機充填材（た
とえば、ケイ石）を塗布し、乾燥、熱処理して所望形状
の構造体とする。ここで、構造体はハニカム形状とする
ことが好ましく、それにより排ガスとの接触面積を大き
くでき、また構造体の強度を高めることができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例によって更に具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【００１４】〔実施例１〕表１に示す組成のガラス繊維
（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を、バインダとして用いた
ポリビニルアルコール溶液中に分散し、抄造してガラス
ペーパーを得た。このガラスペーパーを上下一対の波形
段ロールの間を通してコルゲート加工した後、積層し、
さらにシリカゾル（ＳｉＯ2 含有率２０％）をバインダ
としてケイ石（５メッシュ品）を塗布し、乾燥、熱処理
してハニカム構造体を得た。このハニカム構造体に、Ｔ
ｉＯ2 、ＷＯ3 、Ｖ2 Ｏ5 （ＴｉＯ2 ：ＷＯ3 ：Ｖ2 Ｏ
5 ＝１００：９〜１２：１〜８重量部）の粉末をシリカ
ゾル（ＳｉＯ2 含有率２０％）をバインダとして含浸さ
せ、乾燥後、４００℃で熱処理して脱硝触媒を得た。
（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を、バインダとして用いた
ポリビニルアルコール溶液中に分散し、抄造してガラス
ペーパーを得た。このガラスペーパーを上下一対の波形
段ロールの間を通してコルゲート加工した後、積層し、
さらにシリカゾル（ＳｉＯ2 含有率２０％）をバインダ
としてケイ石（５メッシュ品）を塗布し、乾燥、熱処理
してハニカム構造体を得た。このハニカム構造体に、Ｔ
ｉＯ2 、ＷＯ3 、Ｖ2 Ｏ5 （ＴｉＯ2 ：ＷＯ3 ：Ｖ2 Ｏ
5 ＝１００：９〜１２：１〜８重量部）の粉末をシリカ
ゾル（ＳｉＯ2 含有率２０％）をバインダとして含浸さ
せ、乾燥後、４００℃で熱処理して脱硝触媒を得た。
【００１５】〔比較例１〕ＳｉＯ2 ５２．０重量％と
Ａｌ2 Ｏ 3 ４８．０重量％とからなるセラミック繊維
（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を使用して実施例１と同様
の操作を行い、脱硝触媒を得た。
Ａｌ2 Ｏ 3 ４８．０重量％とからなるセラミック繊維
（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を使用して実施例１と同様
の操作を行い、脱硝触媒を得た。
【００１６】〔比較例２〕表１に示す組成のＥガラス繊
維（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を使用して実施例１と同
様の操作を行い、脱硝触媒を得た。
維（直径９μｍ、長さ９ｍｍ）を使用して実施例１と同
様の操作を行い、脱硝触媒を得た。
【００１７】そして、上記実施例および比較例で得られ
た脱硝触媒を硫黄酸化物濃度５００ｐｐｍの排ガスに３
５０℃で１０００時間暴露し、暴露前後の圧縮強度を測
定した。圧縮強度の残存率〔（暴露前の圧縮強度−暴露
後の圧縮強度）／暴露前の圧縮強度〕を表１に示す。
た脱硝触媒を硫黄酸化物濃度５００ｐｐｍの排ガスに３
５０℃で１０００時間暴露し、暴露前後の圧縮強度を測
定した。圧縮強度の残存率〔（暴露前の圧縮強度−暴露
後の圧縮強度）／暴露前の圧縮強度〕を表１に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１から判明するように、本発明による実
施例の脱硝触媒は比較例の脱硝触媒に較べて著しく高い
圧縮強度の残存率を示しており、本発明による脱硝触媒
が耐酸性に優れ、脱硝目的として硫黄酸化物を含有する
排ガスにも十分に適用可能であることが確認された。
施例の脱硝触媒は比較例の脱硝触媒に較べて著しく高い
圧縮強度の残存率を示しており、本発明による脱硝触媒
が耐酸性に優れ、脱硝目的として硫黄酸化物を含有する
排ガスにも十分に適用可能であることが確認された。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｂ2 Ｏ3 を含まず、更に好ましくはＡｌ2 Ｏ3 成分の含
有量も低く抑えられたガラス繊維を担体とするため、ガ
ラス繊維特有の耐水性、電気絶縁性を兼ね備えつつ、硫
黄酸化物を含む排ガスの脱硝に使用しても担体の劣化が
無く、触媒寿命の低下を抑制した脱硝触媒を提供するこ
とができる。
Ｂ2 Ｏ3 を含まず、更に好ましくはＡｌ2 Ｏ3 成分の含
有量も低く抑えられたガラス繊維を担体とするため、ガ
ラス繊維特有の耐水性、電気絶縁性を兼ね備えつつ、硫
黄酸化物を含む排ガスの脱硝に使用しても担体の劣化が
無く、触媒寿命の低下を抑制した脱硝触媒を提供するこ
とができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/24 Ｂ０１Ｊ 23/30 Ａ 23/30 35/04 ３０１Ｐ 35/04 ３０１ Ｂ０１Ｄ 53/36 １０２Ｄ (72)発明者 内藤 治 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 守井 淳 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 永山 脩也 長崎県長崎市三川町924番地15
Claims (8)
- 【請求項１】 Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維、無機充
填材および無機バインダを含む構造体に触媒活性成分を
担持してなることを特徴とする脱硝触媒。 - 【請求項２】 前記ガラス繊維において、Ａｌ2 Ｏ3 成
分が１０〜１９重量％であることを特徴とする請求項１
記載の脱硝触媒。 - 【請求項３】 前記ガラス繊維の直径が３〜１６μｍで
あることを特徴とする請求項１または２記載の脱硝触
媒。 - 【請求項４】 前記無機充填材がＳｉＯ2 であることを
特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の脱硝触
媒。 - 【請求項５】 前記無機バインダがシリカゾル、ジルコ
ニアゾル、チタニアゾルの焼成物のうち少なくとも１種
以上からなることを特徴とする請求項１〜４の何れか一
項に記載の脱硝触媒。 - 【請求項６】 前記構造体がハニカム形状であることを
特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の脱硝触
媒。 - 【請求項７】 前記触媒活性成分がＴｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ
の酸化物うち少なくとも１種以上からなることを特徴と
する請求項１〜６の何れか一項に記載の脱硝触媒。 - 【請求項８】 Ｂ2 Ｏ3 を含まないガラス繊維とバイン
ダとを含有する混合物を抄造してガラスペーパーを形成
する工程、前記ガラスペーパーをコルゲート加工後、積
層あるいは成巻加工する工程、前記ガラスペーパー加工
品に無機バインダを用いて無機充填材を塗布、乾燥、熱
処理してハニカム構造体を得る工程、前記ハニカム構造
体に無機バインダを用いて触媒活性成分を担持させ、乾
燥、熱処理する工程、を含むことを特徴とする脱硝触媒
の製造方法。
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