JPS6234586Y2

JPS6234586Y2 -

Info

Publication number: JPS6234586Y2
Application number: JP1980062903U
Authority: JP
Priority date: 1980-05-07
Filing date: 1980-05-07
Publication date: 1987-09-03
Also published as: JPS56164024U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は脱硝触媒装置に関するものであり、そ
の目的は、ガス交換反応を効率良く進めることが
でき、高温下でも高い活性を示すと同時に耐摩耗
性に優れしかも触媒成分の剥離等の生じにくい脱
硝触媒装置に関するものである。 NH₃を用いて行なう排煙の選択還元に際して
は、従来より耐SOx性に優れた高活性脱硝反応用
触媒としてTiO₂−V₂O₅系ペレツト触媒が知られ
ている。しかしこの種の触媒は350℃以上の反応
温度下では活性が横ばい状態となる欠点がある。
この原因としてNH₃吸着性の低下や触媒有効係数
の低下が考えられる。前者の対応策としては他元
素の添加による性能改良が有効であり、後者の対
応策としては触媒形態の変更することが考えられ
る。しかし触媒形態の変更には種々の問題があ
る。触媒有効係数は真の反応速度定数、平均細孔
径、触媒層の厚さ等の関数として表わされるが、
TiO₂−V₂O₅系触媒は真の反応速度定数が大きく
かつ平均細孔径が小さいという特性を有してい
る。そのためTiO₂−V₂O₅系触媒の有効係数は小
さくなりがちであり、特に反応速度が非常に大き
くなる高温度域においてこの傾向が著しい。そこ
で触媒有効係数を引き上げるには、触媒層の厚さ
を薄くすることが考えられるが、その場合単位面
積当りの接触量が減少してしまい、かえつて活性
が低下することになる。したがつて触媒有効係数
を高めるためには極めて薄い層または微粉からな
る触媒成分を適当な距離をおいて配置することが
有効となる。しかしこのような触媒は極めて多孔
質なものとなるため、耐圧性、耐摩耗性に劣るこ
とになる。一方、触媒をペレツト状とした場合、触媒とし
て有効に作用するのはペレツトの表面活性層の部
分のみであり、他の大部分を占める中心部は反応
に寄与し得ない。そのため必然的に触媒重量が増
加することになり、もつて熱容量もそれに見合つ
て大きくなり、運転の起動停止を頻繁に行なうよ
うなプラントにおいては脱硝装置がこれに追従し
得ない。また排煙中のダストの存在によつてペレ
ツト層にダスト詰りを生じ易いばかりか圧損も大
きくなるため、大型の排気フアンの設置が必要と
なる。ペレツト状触媒における上記のような問題を解
決すべく、プレート型あるいはハニカム型の触媒
が有望視されてきた。しかしこの種の触媒を
TiO₂−V₂O₅系成分のみで形成する場合は、これ
らの成分がセラミツクスであるため脆弱であり、
耐衝撃性に劣るため大型触媒の製作が困難とな
り、しかも多孔質セラミツクスはダストによつて
容易に粉化してしまうため実用的でない。そこで
触媒の強度を増すために、金属材料によつてプレ
ートあるいはハニカム構造の骨格を形成し、その
表面に触媒成分を塗布して触媒を得ることが考え
られるが、この形式の触媒は、骨格と触媒成分と
の結合力を大きく維持することに難点があり、両
者間の熱膨張差、振動などによる剥離を生じ易
い。この点を改良すべく、骨格を金網で構成すれ
ば、触媒成分の剥離のおそれがプレート骨格の場
合よりも少なくなるが、両者間の熱膨張差が原因
となつて触媒成分層に亀裂を生じ、長期間の使用
にあつてはいわゆる欠落ちによる触媒性能の劣化
をきたす。また触媒成分層は常時ダストを含む排
煙に接するので、硬いダストが直接触媒層を摩耗
させることになり、その性能劣化を助長する。そ
こで触媒成分層の強度向上のため、該成分層密度
を増大させたり、結合剤を増量したりすることが
試みられるのであるが、これは触媒反応に必要な
空孔を埋めることにつながり、活性低下を招く。本考案は以上の諸点に鑑みてなされたものであ
る。本考案は、金網にガラス長繊維束を織り込ん
だ触媒担体に脱硝触媒を担持せしめて、ハニカム
状に形成した触媒を排煙の流れと触媒面が平行に
なるように構成した点に特徴を有するものであつ
て、以下その実施例を説明する。第１図〜第４図において、金網１は比較的太い
針線１Ａ，１Ｂを等ピツチおきに縦横に配してな
る。単一条の縦針線１Ａは多数の横針線１Ｂの一
側を交互に乗り込え、また単一条の横針線１Ｂは
多数の縦針線１Ａの一側を交互に乗り込える如き
形態で織られる。多数の縦針線１Ａの相互間にお
いて、細径の無アルカリガラス長繊維２Ａを束状
としたガラス繊維束２が金網１の網日を通して織
り込まれる。これらのガラス繊維束２は多数の横
針線１Ｂの一側を交互に乗り込える如き形態をと
る。このような骨格構造物が触媒担体３として使
用される。触媒担体３はプレート状、山形状に形
成されて、粉末の触媒成分が塗布され焼成された
後、第４図で示すようにプレート状触媒と山形状
触媒が交互にハニカム状に構成されて、反応管５
内で囲まれた排煙通路６内に排煙方向と触媒面と
が平行になるように配置される。次に実験結果を説明する。 SUS製、線径１mm、網目の大きさ５mm×５mmの
金網に太さ約10μｍの無アルカリガラス長繊維を
束にしたものを織り込んでなる触媒担体に粉末チ
タニヤを結合剤とともに塗布して触媒を製造し
た。この場合、触媒成分としては市販の触媒用粉
末チタニヤを100メツシユ以下に粉砕して用い、
また結合剤としては粉末チタニヤに対し重量で1/
１０程度のNH₃VO₃並びに重量で1/2程度のシリカ
ゲル溶液を用い、これらを混合したスラリーを表
面が活性化された無アルカリガラス長繊維束に刷
毛ないしスクレーパを用いて塗布した。塗布量は
150ｇ／m²程度であつた。次にこれを100℃程度で
乾燥後、400℃において約１時間焼成した。この
ようにして得られたプレート状触媒４Ａと山形状
触媒４Ｂとを交互に配置して、第４図に示された
如きハニカム構造とし、これを反応管５で囲まれ
た排煙通路６内部に、排煙流れ方向と平行となる
ように配置した。

【表】次に上表に示された試験用調製排ガスを石英流
通型反応管に流速AV20で流し、反応管の入口お
よび出口におけるNO濃度差から脱硝率を求め、
これを従来のペレツト触媒のものと比較した。
種々の反応温度における比較結果が第５図に示さ
れる。第５図においてａは本考案に係る担体を用
いた触媒の性能曲線、ｂは従来のペレツト触媒の
性能曲線を示している。第５図から明らかである
が、本考案に係る担体を用いた触媒は、従来のも
のに比べ、各温度において高い活性を示し、有効
係数の低下が少ないことが判る。本考案の装置に用いた触媒が高い有効係数を示
すのは、第３図においてよく示されるように、細
いガラス長繊維２Ａに触媒成分（触媒有効成分）
７が担持され、そして細いガラス長繊維２Ａは束
状で金網１に織り込まれていてもその相互間に確
実に空孔８が確保されていることにあると思われ
る。すなわちこれによつてガス交換反応が効率良
く進行する構造が長期に亘り確保される。また前
記実験例においても示したように、触媒成分７は
セラミツクであり、そのため、かかる触媒成分７
と表面を活性化したガラス長繊維２Ａとの結合は
強固であり、しかも互いにセラミツク同士である
ために熱膨張係数も近似し、よつて触媒成分の脱
落も起らない。すなわち触媒成分７が直接金網
（SUS304）１に対して結合せずとも、ガラス長繊
維２Ａを通して強固に付着しており、金網１と触
媒成分７との熱膨張差はガラス繊維と金網との間
で吸収される。なお第２図、第３図、第４図にお
いて矢印は排煙流れ方向を示している。ところで触媒層の摩耗強度を高めるのに、第６
図に示されたように金属プレート９に、触媒成分
１０とガラス短繊維１１とを混合したスラリーを
塗布し、これを乾燥・焼成して触媒を得る場合が
ある。この場合、ガラス短繊維１１を使用するの
は、長繊維では触媒成分との混合が困難で、かつ
塗布不能であるためである。第６図からも明らか
であるが、ガラス短繊維１１を用いた場合、該繊
維１１の相互間におけるからみ合い結合を期待す
ることはできず、これら相互間の結合はもつぱら
触媒成分１０に依存する。そして、ガラス短繊維
１１間に空孔を保持させることは困難であり、し
たがつて、かかる触媒層の活性はガラス短繊維１
１を加えないものより低下することは明らかであ
る。さらにプレート９に対しても直接触媒成分が
結合したものとなるので、付着強度は全く改善さ
れず、むしろ低下する。一方、ガラス繊維を布状
に織つたガラスクロスやガラス長繊維を結合剤で
固めた不織布に触媒成分を担持させる方法もある
が、両者共に自立性に欠け、ハニカム状に加工し
難い。これらに自立性を付与するには、鋼板や金
網にピン等を用いて止める方法や、金網間にサン
ドイツチ状に挟込む方法があるが、これらは大面
積の触媒を作製する場合に費用が高くなり、実際
上不向きである。また特に結合剤でガラス長繊維
を固めて不織布としたものでは、結合剤の耐熱性
の問題があり、その点から使用温度が制限され
る。以上の説明から明らかなように、本考案に係る
脱硝触媒装置は金網にガラス長繊維を織り込んだ
触媒担体を使用して、これに触媒成分を担持させ
たので、ガラス長繊維間に充分な空孔を保持して
いる。したがつて有効係数が高く、ガス交換反応
を効率良く進め得、しかも圧損の少ない触媒が得
られる。また触媒成分は、熱膨張係数の大きく異
なる金網に結合されるのではなく、該係数の近似
するガラス長繊維に結合されるので、低温下、高
温下での使用を問わず触媒成分（活性層）の剥離
を生じない触媒を容易に得ることができる。さら
に触媒成分はガラス長繊維束の内部に大部分が担
持されるので、該束表面のガラス長繊維によつて
摩耗から保護されることになる結果、耐摩耗性に
優れた触媒が得られる。さらにまたこの触媒をハ
ニカム状に形成し、反応管内に排煙の流れ方向と
触媒面が平行になるように配置したので、圧損が
非常に少なく、且つ活性効果が高く、また排煙に
含まれるダストに強い脱硝触媒装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の部分正面図、第２図は
同部分断面図、第３図は同要部拡大断面図、第４
図は同触媒装置の部分斜視図、第５図は実験結果
グラフ図、第６図は説明図である。１……金網、２……ガラス長繊維束、３……触
媒担体、４Ａ，４Ｂ……プレート状および山形状
触媒、５……反応管、７……触媒成分、８……空
孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

金網にガラス長繊維を織り込んだ触媒担体に触
媒成分を担持せしめた触媒をプレート状及び山形
状に形成し、該プレート状触媒及び山形状触媒を
交互に複数個をハニカム状で、且つ排煙の流れ方
向と前記触媒面が平行になるように反応管内に配
置したことを特徴とする脱硝触媒装置。