CN103506006B - 负载有催化剂的袋滤器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种每单位面积的催化活性优异的负载有催化剂的袋滤器。本发明的负载有催化剂的袋滤器具备袋滤器主体和负载于该袋滤器主体的废气净化用催化剂，构成上述袋滤器主体的布为斜纹织布或缎纹织布，该布的经纬密度高于1000g/m²且在1300g/m²以下。本发明的催化剂负载袋滤器优选斜纹织物为双层斜纹织物。

Description

负载有催化剂的袋滤器

技术领域

本发明涉及袋滤器主体负载有废气净化用催化剂的负载有催化剂的袋滤器。

背景技术

在从城市垃圾焚烧炉、下水污泥焚烧炉、工业废物焚烧炉、燃煤炉等排出的废气中，含有烟尘和氮氧化物、二英等大气污染物质。因此，通常对上述废气实施除去烟尘的集尘处理和除去大气污染物质的净化处理。

集尘处理广泛采用使用了袋滤器的处理。在具备袋滤器的集尘装置中，为了掸落由袋滤器捕集的烟尘，间歇性进行袋滤器的反冲洗。反冲洗的方法已知有使过滤后的空气流反转并送入袋滤器的反向型反冲洗法、在废气流动的反方向上向袋滤器喷射高压脉冲空气的脉冲喷射(pulsejet)型反冲洗法。

作为净化处理，广泛采用使用V₂O₅·TiO₂系催化剂等废气净化用催化剂，对造成大气污染的物质进行分解的处理。

另外，还已知使用使袋滤器的袋滤器主体负载废气净化用催化剂的负载有催化剂的袋滤器同时进行集尘处理和净化处理的方法(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)专利第2540587号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在使用了负载有催化剂的袋滤器的集尘和净化同时处理中，如果提高过滤流速，则有时大气污染物质的净化不充分。特别是在废气中混入对氮氧化物进行分解时所使用的氨气、作为反冲洗法使用脉冲喷射型反冲洗法的情况下，由于过滤速度更快，因此大气污染物质的净化容易变得不充分。因此，寻求一种每单位面积的催化活性优异的负载有催化剂的袋滤器，但一直以来都没有这样的负载有催化剂的袋滤器。

本发明的目的在于提供一种每单位面积的催化活性优异的负载有催化剂的袋滤器。

解决问题的方法

本发明的负载有催化剂的袋滤器具备袋滤器主体和负载于该袋滤器主体的废气净化用催化剂，构成所述袋滤器主体的布为斜纹织(綾織り)布或缎纹织(朱子織り)布，该布的经纬密度(打ち込み密度)高于1000g/m²且为1300g/m²以下。

本发明的负载有催化剂的袋滤器优选斜纹织物为双层斜纹织物(二重綾織り)。

发明的效果

本发明的负载有催化剂的袋滤器每单位面积的催化活性优异。另外，本发明的负载有催化剂的袋滤器尤其是脱氮、脱二英能力优异。

附图说明

图1是表示构成袋滤器主体的布的经纬密度和催化剂负载量及催化活性之间关系的图；

图2是表示使用了本发明的负载有催化剂的袋滤器的集尘装置的一个实例的示意图。

符号说明

10集尘装置

11负载有催化剂的袋滤器

12集尘室

12a隔板

12b第一室

12c第二室

12d气体导入管

12e气体排出管

12f底面

12g烟尘排出管

13脉冲喷射用配管

具体实施方式

构成本发明的负载有催化剂的袋滤器的袋滤器主体是被称为所谓的“滤布”的物质，其由斜纹织布或缎纹织布形成。斜纹织物或缎纹织物可高密度化，可以容易地将经纬密度控制在下述范围。斜纹织物中也优选双层斜纹织物。如果为双层斜纹织物，更容易制造高密度化的布。

构成袋滤器主体的布的具体的经纬密度高于1000g/m²且在1300g/m²以下，优选在1200g/m²以上且1300g/m²以下。这里，经纬密度是指布的每单位面积(m²)所使用的纤维的质量(g)。

图1示出构成袋滤器主体的布的经纬密度和催化剂负载量之间的关系，以及示出构成袋滤器主体的布的经纬密度和催化剂比活性之间的关系。

图1中的催化剂负载量比是指由如下公式求出的值：

(使用任意的经纬密度的袋滤器主体时的催化剂负载量/使用经纬密度800g/m²的袋滤器主体时的催化剂负载量)。

催化剂负载量是指由如下公式求出的值：

{(负载有催化剂的袋滤器的质量-袋滤器主体的质量)/袋滤器主体的面积}。

图1中的催化剂比活性是指由如下公式求出的值：

(使用任意的经纬密度的袋滤器主体时的反应速度常数/使用经纬密度800g/m²的袋滤器主体时的反应速度常数)。上述反应速度常数是一氧化氮分解反应的初始分解速度常数。测定一氧化氮分解反应初始分解速度常数时的反应条件如下：使用管型流通反应试验装置作为反应装置，设定反应温度为190℃，由催化剂净化的污染成分为一氧化氮，向催化剂输送的一氧化氮的浓度为150ppm，空间速度为10000h^-1。

在通常适用的催化剂负载法中，如图1所示，构成袋滤器主体的布的经纬密度越大，催化剂负载量增加越多。这是因为当经纬密度增大时，袋滤器主体增厚，负载催化剂的部位增加。但是，催化活性并不是随着构成袋滤器主体的布的经纬密度越大，单方向地不断增高，而是具有极大值。这是因为当催化剂负载量增多时，未露出在表面上的催化剂的量增多。

由此，本发明中，使构成袋滤器主体的布的经纬密度特定在上述范围内。本发明人发现，不管经纬密度低于上述下限值还是高于上述上限值，催化活性都不充分，而在本范围内，催化活性特别高。

以往制造经纬密度高于1000g/m²的袋滤器主体较为困难，最近，可以制造经纬密度高于1000g/m²的布，但尚不知道图1中经纬密度和催化活性之间的关系。图1中的经纬密度和催化活性的关系是本发明人等首先发现的。

袋滤器主体的厚度优选为0.8~1.5mm，更优选为1.0~1.3mm。只要袋滤器主体的厚度为上述下限值以上，就可以充分负载废气净化用催化剂，只要为上述上限值以下，就可以容易地制造袋滤器主体。

构成袋滤器主体的纤维可以举出例如：玻璃纤维、聚氟乙烯类纤维、聚酯类纤维、聚酰胺类纤维、聚苯硫醚类纤维等。上述纤维中，从耐热性高方面考虑，优选玻璃纤维。

负载于上述袋滤器主体的废气净化用催化剂包括载体和活性成分，载体包括含有选自钛(Ti)、硅(Si)、铝(Al)、Zr(锆)、P(磷)、B(硼)中的至少一种以上的元素单一或复合氧化物；活性成分包括钒(V)、钨(W)、钼(Mo)、铌(Nb)以及钽(Ta)的氧化物中的至少一种氧化物。

作为载体，优选至少使用钛氧化物。从增大催化剂的比表面积、固体酸量的观点出发，优选使用形成为复合氧化物的钛氧化物。形成钛的复合氧化物的金属可以举出例如：硅(Si)、铝(Al)、锆(Zr)、磷(P)、硼(B)等。即，优选使用Ti和Si、Ti和Al、Ti和Zr、Ti和P、Ti和B等的复合氧化物。在它们中的任一种复合氧化物中，都因为不易形成硫酸盐而可以保持稳定的结构，能够增加比表面积、固体酸量。

作为活性成分，优选至少使用钒氧化物。上述活性成分中的任一种均具有氧化能力，都可以将二英氧化分解为CO₂，另外，在还原剂存在下可以将氮氧化物还原，其中钒氧化物的上述这些能力特别优异。

对于废气净化用催化剂的组成没有特别限制。在活性成分为五氧化钒单一成分的情况下，优选相对于载体100质量份五氧化钒为1~20质量份。

在活性成分为五氧化钒和三氧化钨两种成分的情况下，优选相对于载体100质量份，五氧化钒为1~10质量份，三氧化钨为2~25质量份。

在活性成分为五氧化钒和三氧化钼两种成分的情况下，优选相对于载体100质量份，五氧化钒为1~10质量份，三氧化钼为2~25质量份。

在活性成分为五氧化钒和五氧化铌两种成分的情况下，优选相对于载体100质量份，五氧化钒为1~10质量份，五氧化铌为0.5~5质量份。

在活性成分为五氧化钒、三氧化钨以及三氧化钼三种成分的情况下，优选相对于载体100质量份，五氧化钒为1~10质量份，三氧化钨为1~20质量份，三氧化钼为1~20质量份。

在活性成分为五氧化钒、三氧化钨以及五氧化铌三种成分的情况下，优选五氧化钒为1~10质量份，三氧化钨为1~10质量份，五氧化铌为0.5~5质量份。

在活性成分为五氧化钒、三氧化钨、三氧化钼以及五氧化铌四种成分的情况下，优选五氧化钒为1~10质量份，三氧化钨为1~20质量份，三氧化钼为1~20质量份，五氧化铌为0.5~5质量份。

为了进一步提高催化活性，废气净化用催化剂的固体酸量优选为0.30mmol/g以上，更优选为0.40mmol/g以上。这里所谓的固体酸量是指吸附于废气净化用催化剂的吡啶量。吡啶吸附量可以通过以下方法求得。

即，首先，将废气净化用催化剂在氦气氛下以450℃加热后，在150℃将吡啶供给到废气净化用催化剂使其吸附，然后真空排放附着于固体酸部位(固体酸点)以外的吡啶。之后，通过将废气净化用催化剂以恒定的升温速度从150℃加热到800℃，使吸附于固体酸部位的吡啶脱离，然后测定该脱离的吡啶量。将该吡啶量作为吡啶吸附量。

废气净化用催化剂的负载量优选为1~500g/m²，更优选为50~450g/m²。只要废气净化用催化剂的负载量在上述下限值以上，就可以得到充分高的废气净化能力，只要在上述上限值以下，就可以进一步防止堵塞。

对于上述负载有催化剂的袋滤器的制造方法无特别限定，例如，可以举出将袋滤器主体浸渍在待形成为催化剂的含催化剂的浆料中，使催化剂附着于袋滤器主体后进行干燥的方法。干燥的方法可以使用热风干燥、红外线干燥等公知的方法。干燥温度优选为80~130℃。

上述本发明的负载有催化剂的袋滤器适于使用于应用了脉冲喷射型反冲洗法的集尘装置中。

作为具备上述负载有催化剂的袋滤器且应用脉冲喷射型反冲洗法的集尘装置的一个实例，可以列举如图2所示那样的、具备负载有催化剂的袋滤器11、集尘室12以及脉冲喷射用配管13的集尘装置10。

在集尘装置10所使用的集尘室12中收纳有多个负载有催化剂的袋滤器11、11……。集尘室12的内部由隔板12a分割成第一室12b和在第一室下游侧的第二室12c。

在隔板12a上安装有各负载有催化剂的袋滤器11。第一室12b连接有用于向集尘室12导入废气的气体导入管12d。第二室12c连接有将进行了集尘和净化处理的气体排出的气体排出管12e。

集尘室12的底面12f为漏斗状，在其下端连接有用于排出烟尘的烟尘排出管12g。

脉冲喷射用配管13为用于将反冲洗用高压脉冲空气喷吹到负载有催化剂的袋滤器11的配管，其设于第二室12c内。

就使用上述集尘装置10的废气的集尘和净化而言，首先经由气体导入管12d将废气导入到第一室12b。在废气含有氮氧化物的情况下，预先使氨气等还原剂混入废气中。然后，将导入的废气通过负载有催化剂的袋滤器11进行过滤，捕集烟尘，并且利用废气净化用催化剂对大气污染物质进行分解净化。

经集尘和净化处理后的气体进入第二室12c内，经由气体排出管12e从集尘室12排出。

上述集尘装置10在间隔预先设定的固定时间，或在负载有催化剂的袋滤器11的压力损失高于设定值时，使用脉冲喷射用配管13将高压脉冲空气喷吹到负载有催化剂的袋滤器11，掸落捕集的烟尘。掸落的烟尘落下到底面12f，经由烟尘排出管12g从集尘室12排出。

利用上述集尘装置10集尘和净化处理的废气，是从城市垃圾焚烧炉、下水污泥焚烧炉、工业废物焚烧炉、燃煤炉等排出的废气，可以举出：含有烟尘，以及氮氧化物、二英等大气污染物质的废气。

另外，本发明的负载有催化剂的袋滤器也可以使用于应用了脉冲喷射型反冲洗法的集尘装置以外的集尘装置。例如，也可以使用于应用了反向型反冲洗法的集尘装置以外的集尘装置，也可以使用于其它已知的集尘装置。但是，当袋滤器主体的经纬密度高于1000g/m²时，具有用脉冲喷射型反冲洗法以外的方法难以掸落捕集到的烟尘的倾向。因此，本发明的负载有催化剂的袋滤器优选使用于应用了脉冲喷射型反冲洗法的集尘装置。

实施例

(实施例1)

向体积平均粒径0.1μm的催化剂粉末20kg中加入纯水100L，制备了浆料。

将由经纬密度1250g/m²、厚度1.2mm、过滤面积3m²的布制成的袋滤器主体边搅拌边浸渍于该浆料中，然后在105℃下进行干燥，得到负载有催化剂的袋滤器。

(实施例2)

除了作为袋滤器主体的布使用经纬密度1100g/m²、厚度1.1mm、过滤面积3m²的布，且对实施例1的浆料中再添加作为分散剂的聚磺酸铵400g以外，其它和实施例1同样地操作，得到负载有催化剂的袋滤器。

(比较例1)

除了袋滤器主体的布使用经纬密度860g/m²、厚度0.9mm、过滤面积3m²的布以外，其它和实施例1同样地操作，得到负载有催化剂的袋滤器。

(评价)

针对各例的负载有催化剂的袋滤器，如下所示分别测定了对氮氧化物的催化活性和对二英的催化活性。

[对氮氧化物的催化活性]

在下述反应条件下，测定对含有一氧化氮(NO)的废气进行净化处理时的催化活性，并将该测定值换算成每单位过滤面积的值。

试验装置：管式流通反应试验装置

废气温度：190℃

废气中的NO浓度：150ppm

还原剂(NH3)浓度：105ppm

空间速度：10000h^-1

[对二英的催化活性]

在下述反应条件下，测定对含有二英替代物质即氯苯酚(chlorophenol)的废气进行净化处理时的催化活性。

试验装置：管式流通反应试验装置

废气温度：190℃

废气中的二英替代物质浓度：1.0ppm

过滤速度：0.8m/min

相对于比较例1的负载有催化剂的袋滤器，实施例1的负载有催化剂的袋滤器对氮氧化物的催化活性提高了35%，对二英替代物质的催化活性提高了50%。

相对于比较例1的负载有催化剂的袋滤器，实施例2的负载有催化剂的袋滤器对氮氧化物的催化活性提高了40%，对二恶英替代物质的催化活性提高了60%。

Claims (9)

1.一种负载有催化剂的袋滤器，其具备：

袋滤器主体和负载于该袋滤器主体的废气净化用催化剂，

构成所述袋滤器主体的布为斜纹织布或缎纹织布，

该布的经纬密度高于1000g/m²且在1300g/m²以下，

负载于所述袋滤器主体的废气净化用催化剂是包括载体和活性成分的催化剂，所述载体包括含有选自钛(Ti)、硅(Si)、铝(Al)、Zr(锆)、P(磷)、B(硼)中的至少一种以上元素的单一或复合氧化物，

所述废气净化用催化剂的活性成分为：

五氧化钒及三氧化钨，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为2～25质量份；

五氧化钒及三氧化钼，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钼为2～25质量份；

五氧化钒及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份；

五氧化钒、三氧化钨及三氧化钼，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述三氧化钼为1～20质量份；

五氧化钒、三氧化钨及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～10质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份；或者

五氧化钒、三氧化钨、三氧化钼及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份。

2.根据权利要求1所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，

斜纹织物为双层斜纹织物。

3.根据权利要求1或2所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述袋滤器主体的厚度为0.8～1.5mm。

4.根据权利要求1或2所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述袋滤器主体由纤维构成，所述纤维选自玻璃纤维、聚氟乙烯类纤维、聚酯类纤维、聚酰胺类纤维、聚苯硫醚类纤维。

5.根据权利要求1所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述废气净化用催化剂的载体是钛氧化物。

6.根据权利要求1所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述废气净化用催化剂的载体是Ti和Si、Ti和Al、Ti和Zr、Ti和P、Ti和B的复合氧化物。

7.根据权利要求1或2所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述废气净化用催化剂的负载量为1～500g/m²。

8.根据权利要求1或2所述的负载有催化剂的袋滤器，其中，所述废气净化用催化剂的负载量为50～450g/m²。

9.一种负载有催化剂的袋滤器的制造方法，该方法包括下述工序：

浸渍工序，将由经纬密度高于1000g/m²且在1300g/m²以下的布构成的袋滤器主体浸渍在含有催化剂的浆料中而使催化剂附着于袋滤器主体上；以及

干燥工序，将附着有催化剂的袋滤器主体进行干燥，

在所述浸渍工序中，在所述浆料中添加聚磺酸铵，

所述催化剂的负载量为1～500g/m²，

催化剂是包括载体和活性成分的催化剂，所述载体包括含有选自钛(Ti)、硅(Si)、铝(Al)、Zr(锆)、P(磷)、B(硼)中的至少一种以上元素的单一或复合氧化物，

所述废气净化用催化剂的活性成分为：

五氧化钒及三氧化钨，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为2～25质量份；

五氧化钒及三氧化钼，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钼为2～25质量份；

五氧化钒及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份；

五氧化钒、三氧化钨及三氧化钼，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述三氧化钼为1～20质量份；

五氧化钒、三氧化钨及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～10质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份；或者

五氧化钒、三氧化钨、三氧化钼及五氧化铌，且相对于载体100质量份，所述五氧化钒为1～10质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述三氧化钨为1～20质量份、所述五氧化铌为0.5～5质量份。