JPS6236513Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は脱硝触媒担体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触
媒を得るに際して有益な脱硝触媒担体に関するも
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を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
積当りの触媒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に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系成分のみで成形する場合は、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
をさたす。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、ガラス繊維を無配向に配置し、結
合剤で結合した不織ガラスシートを針金で縦横に
縫製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３図において、ガラスシート１は針
金２により縦横に縫製される。すなわち針金２は
縦針線２Ａと横針線２Ｂとからなり、両針線２
Ａ，２Ｂが互に格子状に配置され、また縦針線２
Ａ並びに横針線は一対の針線を対称にミシン縫し
てなる。これによりガラスシート１が補強され、
自立性を有するに至る。ガラスシート１としては
ガラス不織布が用いられる。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、山形状あるいはその他の形状のもの
に任意に構成し得る。 上記のような触媒担体３に担持せしめられる触
媒成分は粉末であり、また担持せしめる手段とし
ては塗布後焼成する方法が採用される。 次に実験結果を説明する。 SUS304製、線径0.1〜0.3φmmの針金でガラス
シートを縦横に縫製（縫目２〜５mmピツチ、縫目
の横間隔５〜10mm）した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シートに刷毛ないしス
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３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整排ガスを石英流
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４図に示さ
れる。第４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４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。 本考案に係る担体を用いた触媒が高い有効係数
を示すのは、ガラスシート１を構成している細い
ガラス繊維１Ａに触媒成分（触媒有効成分）が担
持され、そして細いガラス繊維１Ａの相互間に確
実に空孔７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、触媒成分は
セラミツクであり、そのため、かかる触媒成分と
表面を活性化したガラス繊維１Ａとの結合は強固
であり、しかも互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。すなわち触媒成分が直接針金
（SUS304）に対して結合せずとも、ガラス繊維１
Ａを通して強固に付着しており、針金２と触媒成
分との熱膨張差はガラス繊維と針金との間で吸収
される。なお第３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９
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９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
ることができず、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１
１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がガラス短繊維１１を
加えないものより低下することが明らかである。
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し、ハニカム状等へ
の加工性を付与するために、ステツチヤー加工や
サンドイツチ加工が施される。第５図は金属プレ
ート１２にガラスシート１３をピン１４を用いて
保持させたもの、第６図は金属ハニカム１５にガ
ラスシート１６をサンドイツチしたものを示す。
しかし金属プレート類はガス透過性が無く、ピン
止め（第５図）した場合にはガラスシート１３に
担持された触媒の片面が有効に利用できず、効率
が悪いし、プレート重量が増加するため取扱い
上、設置場所の強度上好ましくない。また金属プ
レート１２、金属ハニカム１５を活性化するのに
費用がかかる。これとは別に、第７図のように金
網１７間にガラスシート１８をサンドイツチして
これに触媒成分を担持させたものあるいは第８図
のようにプレート状金網１９と波状金網（プレー
ト、スペーサ）２０との間に触媒成分を担持させ
たもの等もあるが、これらについても高価、大重
量となり、結果的にはガラスシート触媒の高活性
が経済面から相殺される。 以上の説明から明らかなように、本考案に係る
触媒担体は、ガラス繊維を無配向に配置し、結合
剤で結合した不織ガラスシートを針金で縦横に縫
製したものであるので、これに触媒成分を担持さ
せた場合においてもガラス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
大きく異なる針金で結合されるのではなく、該係
数の近似するガラス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シートの内部に大部
分が担持されるので、該束表面のガラス繊維によ
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。さらにまた自立性が
あるので、ハニカム状あるいはその他の構造に加
工することが容易である。特にガラス繊維を結合
剤で結合したような不織ガラスシートを用いるの
で、ガラス繊維を織つて形成したガラスクロスよ
り安価で、かつ空孔も多く確保でき、担体として
の触媒活性が高いとともに、各ガラス繊維が針金
により強固に結合されるので使用範囲がガラス繊
維の結合剤の耐熱温度によつて制限されることも
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の部分断面図、第２図は
同部分正面図、第３図は供試触媒の部分斜視図、
第４図は実験結果グラフ図、第５図〜第８図は従
来例の断面図、第９図は説明図である。 １……ガラスシート、２……針金、３……触媒
担体、７……空孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガラス繊維が無配向に配置結合された不織ガラ
   スシートを針金で縦横に縫製したことを特徴とす
   る脱硝触媒担体。