JP2000189814A - 耐摩耗性板状触媒の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】触媒活性を維持し、製造時間の短縮化を図りつ
つ、板状触媒の耐摩耗性を向上させることができる耐摩
耗性板状触媒の成形装置を提供する。 【解決手段】(1) 無機繊維織布または網状体に触媒成分
が塗布された触媒塗布体を加熱成形する金型を備えた板
状触媒の成形装置において、前記金型の表面に可撓性の
多孔体層を設けた耐摩耗性板状触媒の成形装置。(2) 前
記多孔体層が、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴ
ム、ナイロン、ポリプロピレン、珪素樹脂、フッ素樹脂
およびフェノール樹脂の少なくとも一種からなる(1) 記
載の耐摩耗性板状触媒の成形装置。(3) 前記触媒成分
が、酸化チタンとモリブデン、タングステンおよびバナ
ジウムの少なくとも一種の酸化物を含む(1) 、(2) に記
載の耐摩耗性板状触媒の成形装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性板状触媒の
成形装置に関し、さらに詳しくは特にダストを含有する
排ガス中の窒素酸化物をアンモニアを用いて還元除去す
るのに好適な耐摩耗性に優れた板状触媒を得ることがで
きる成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発電プラントや化学プラント
の排ガス中の窒素酸化物を除去する方法としては、脱硝
触媒の存在下でアンモニアによって還元除去する方法が
広く採用されている。この反応に用いられる脱硝触媒
は、通常、チタンおよびバナジウムとともにタングステ
ンまたはモリブデンなどの活性成分を含み、これらの原
料を混練した後、ハニカム状または板状構造体に成形
し、乾燥、焼成して製造される。該平行流路を持つ板状
触媒やハニカム状触媒は、石炭燃焼のようにダストを含
む排ガスの処理に対してダストの堆積が少ない点で優れ
ているが、ダストの衝突により触媒が摩耗されやすいと
いう問題があった。

【０００３】ダストの衝突による触媒の耐摩耗性を向上
させる方法としては、触媒に無機バインダを含浸して触
媒自体を強化する方法、触媒の表面に耐摩耗性を有する
被覆層を設ける方法、触媒の密度を向上させるためにプ
レス等の加工を施す方法などが提案されている。例え
ば、特公昭６３−３４７８２号公報には、触媒に硫酸ア
ルミニウムを含浸させる方法が、特開昭５８−２０２０
４６号公報には、触媒に硫酸アルミニウムと水溶性バナ
ジウム化合物を共含浸させる方法が、特公平１−５５８
９２号公報には、触媒にセラミック等の耐摩耗性材をコ
ーティングまたは積層する方法が提案されている。

【０００４】一方、板状触媒の製造方法としては、特開
平２−３０７５３３号公報には、無機繊維織布または網
状体に触媒ペーストを塗布した板状体を１２０〜３００
℃に加熱した成形加工型材で所定形状に圧縮成形したの
ち、乾燥、焼成する方法が提案され、また特開平３−２
７５１４６号公報には、上記方法で成形する際の板状体
の破損防止および製造所要時間の短縮を図るべく、板状
体の圧縮成形をロール加熱成形（予備成形）とプレス加
熱成形の２段階工程で行う方法が提案されている。しか
し、上記方法で得られた板状触媒も、上述したようにダ
ストの衝突による耐摩耗性に劣るという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、上記方法で得られる板状触媒について、触媒ペース
トを得るための混練工程、触媒ペーストをロール等を用
いて基材（無機繊維織布または網状体）に塗布する塗布
工程、この塗布体を加熱装置を備えたプレス機等で所定
形状の板状体に成形する加熱成形工程、該板状体を焼成
する焼成工程等の各工程における触媒の耐摩耗強度に及
ぼす影響等について調査したところ、加熱成形工程にお
いて触媒の耐摩耗強度が大幅に低下するという知見を得
た。さらに加熱成形工程において、触媒の耐摩耗性が低
下する理由について調査した結果、加熱成形工程に送ら
れた触媒塗布体が１２０〜３００℃に加熱された成形用
金型に直接接触することによってその水分が急激に蒸発
し、該蒸発に伴って触媒の表面付近の細孔容積が急増
し、このために耐摩耗性が低下するという知見を得た。

【０００６】このような板状触媒の耐摩耗強度の低下を
防ぐ方法として、成形工程において、加熱処理を行わ
ず、すなわち、温度１００℃以下で成形した後、乾燥、
焼成することが考えられるが、この方法では、触媒塗布
体をその型が安定するまで成形型に入れたままの状態で
乾燥しなければならないため、触媒製造に要する時間が
著しく長くなり、成形型が多数必要になることから製造
コストが著しく高くなるという欠点がある。また成形時
の摩耗強度の低下を防ぐ方法として、塗布体を完全に乾
燥させたのち成形することが考えられるが、完全に乾燥
した触媒塗布体を成形すると、変形能が小さいために破
壊（破断、座屈）し易く、触媒活性が低下するという問
題がある。

【０００７】本発明は、上記のような背景のもとになさ
れたものであり、その課題は、触媒活性を維持し、製造
時間の短縮化を図りつつ、板状触媒の耐摩耗性を向上さ
せることができる耐摩耗性板状触媒の成形装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は以下のとおりである。 （１）無機繊維織布または網状体に触媒成分が塗布され
た触媒塗布体を加熱成形する金型を備えた板状触媒の成
形装置において、前記金型の表面に可撓性の多孔体層を
設けたことを特徴とする耐摩耗性板状触媒の成形装置。 （２）前記多孔体層が、アクリルゴム、シリコンゴム、
フッ素ゴム、ナイロン、ポリプロピレン、珪素樹脂、フ
ッ素樹脂およびフェノール樹脂の少なくとも一種からな
ることを特徴とする（１）記載の耐摩耗性板状触媒の成
形装置。 （３）前記触媒成分が、酸化チタンとモリブデン、タン
グステンおよびバナジウムの少なくとも一種の酸化物を
含むことを特徴とする（１）および（２）記載の耐摩耗
性板状触媒の成形装置。

【０００９】

【作用】石炭焚用排煙脱硝においては、排ガス中の粉塵
が触媒に衝突することによって触媒表面が摩耗する。耐
摩耗性の低下が生じる板状触媒は、その製造過程におい
て成形工程をせずにそのまま乾燥、焼成した板状触媒の
細孔容積より増加していることが分かった。これは、成
形工程で触媒が１２０〜３００℃に加熱された成形金型
に直接接触すると、触媒中の水分が急激に蒸発するが、
このときの蒸発速度が高くなると、触媒の細孔容積が増
加すると考えられる。一方、加熱処理せずに成形、乾
燥、焼成した場合、製造に要する時間が著しく長くなっ
てしまう。

【００１０】本発明の成形装置では、無機繊維織布また
は網状体に触媒ペーストが塗布された触媒塗布体を加熱
成形する金型の表面に可撓性（弾力性）のある多孔体層
を設けているため、加熱装置を有する成形装置で板状触
媒を製造しても、触媒表面を可撓性（弾力性）のある多
孔体層で押さえながら成形することができ、細孔容積の
増加のない耐摩耗性の向上した板状触媒を得ることがで
きる。これは、触媒成分を含む触媒ペーストが可撓性の
ある多孔体層を介して加熱され、該触媒ペースト中の水
分の蒸発速度が遅くなり、触媒の細孔容積の増加が抑制
されるためと考えられる。また、この層は多孔体である
ため、加熱成形時に発生する水蒸気を金型表面から吸引
して系外に排出することができる。さらに金型表面に可
撓性のある弾性層を設けるため、加熱成形時に触媒塗布
体の表面全体を押さえることができ、押さえ荷重（圧
力）を小さくでき、強く押さえすぎによる触媒塗布体の
端部からの触媒ペーストの流出を防止することができ
る。これに対して弾性層のない金型を用いて成形する
と、補強材である繊維に金型が接触して触媒ペースト全
体（表面）を押さえることができなくなり、さらに強く
プレスすると、補強材が破壊し、さらに触媒ペーストが
流出し、得られる触媒の強度が低下し易くなる。本発明
において、金型による押さえ荷重は１０kg/cm²以下であ
れば充分であり、より好ましくは２．５〜７．５kg/cm²
以下である。また多孔体層の厚さは、熱伝導抵抗が高く
なり、成形時間が長くなるのを防止する点から、１０mm
以下とするのが好ましく、より好ましくは０．５〜３mm
の範囲である。

【００１１】前記多孔体層には、アクリルゴム、シリコ
ンゴム、フッ素ゴム、ナイロン、ポリプロピレン、珪素
樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂などの可撓性または
弾力性のあるものが用いられる。また該多孔体層の孔数
およびその総面積は、加熱成形時に生じる触媒ペースト
中の水分（水蒸気）を除去でき、かつ金型による成形効
果を阻害しない範囲で適宜選定することが好ましく、通
常は、直径０．３〜５mmの通気口を１〜５個／cm² の範
囲で設けられる。また板状触媒の基材には無機繊維織布
または網状体が用いられ、該基材に塗布される触媒ペー
ストには、酸化チタンとモリブデン、タングステンおよ
びバナジウムの少なくとも一種の酸化物を含む触媒成分
が好ましく用いられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面により説明す
る。図１および図２は、本発明の一実施例を示す板状触
媒の２段階成形装置の説明図である。この２段階成形装
置は、図１に示すロール加熱成形装置と、図２に示すプ
レス加熱成形装置からなり、無機繊維織布または網状体
に触媒ペーストが塗布された触媒塗布体５は、まずロー
ル加熱成形装置で成形された後、さらにプレス加熱成形
装置で成形される。図１のロール加熱成形装置は、波形
の凹凸部をその表面に有する下金型２と、該下金型２の
凹凸にかみ合うように設けられた凹凸部をその表面に有
するロール金型１とからなり、下金型２とロール金型１
のそれぞれの表面は多孔体である弾性層４で被覆されて
いる。このような構成において、無機繊維織布または網
状体に触媒成分が塗布された触媒塗布体５は、上記下金
型２の上に載置され、該下金型２の凹凸にかみ合うよう
に回転移動するロール金型１の回転によって波形状に成
形される。

【００１３】図２のプレス加熱成形装置は、上記ロール
加熱装置で波形に成形された触媒塗布体５が載置される
下金型２と、該下金型２の表面に設けられた凹凸形状に
対応する凹凸部をその表面に有し、かつ同様にその表面
が多孔体である弾性層４で被覆されたプレス上金型３と
からなる。下金型２は図１のロール加熱成形装置と同じ
ものでもよく、また異なる他の金型であってもよい。こ
のような構成において、上記のロール加熱装置で波形に
成形され、下金型に載置された触媒塗布体５は、プレス
上金型３により加熱成形される。下金型２、ロール金型
１およびプレス上金型３は、図示しない加熱装置に一定
温度に加熱されており、また加熱成形時に生じる水蒸気
を吸引して系外に排出する吸引装置を備えている。上記
では２段階成形装置について説明したが、本発明ではこ
れに制限されるものではなく、１段成形装置にも適用で
きることは言うまでもない。

【００１４】

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。 実施例１ 触媒組成物としては、酸化チタン（比表面積９０m²/g、
粒子径１．５μｍ）、メタタングステン酸アンモニウ
ム、硫酸バナジル、コロイダルシリカ（１０〜２０n
m）、シリカアルミナ繊維（平均繊維径２．５μｍ）
に、水を加えてペースト状に混練したものを用いた。こ
の触媒組成物を板状にするための基材としては、シリカ
アルミナを主成分とする長繊維束を目抜き平織りしたも
のにシリカとチタニアの微粒子を薄く担持して強化した
もの（以下、スクリーンという）を用いた。

【００１５】上記触媒媒組成物とスクリーンを圧延ロー
ルに同時に供給して複合化して触媒塗布体を得、所定寸
法に裁断した。次に、この触媒塗布体を図１および図２
の成形装置を用いて２段階成形した。使用したロール金
型、下金型およびプレス上金型の触媒と接触する表面の
全面には、直径０．５mmの通気口を５個/cm²有する耐熱
シリコンゴム（タイガースポリマ社製、シリコンゴムシ
ート（商品名）、耐熱温度２８０℃、厚さ１mm）を張り
付けた。触媒塗布体を下金型に乗せた後、ロール金型を
押さえながら回転させて波形に成形し、さらにプレス上
金型により０．０５kg/cm²の圧力で上から押さえた。上
記金型は、いずれもあらかじめ加熱装置を用いて温度２
４０℃に加熱して用いた。成形所要時間は、ロール金型
による成形処理が約１ｓ、プレス上金型による成形処理
が２０ｓであった。得られた成形触媒を５００℃で焼成
して板状触媒体を得た。

【００１６】実施例２ 実施例１において、耐熱シリコンゴムの代わりにフッ素
ゴム（タイガースポリマ社製、フッ素ゴムシート（商品
名）、耐熱温度２８０℃、厚さ１mm）を用いた以外は実
施例１と同じ方法で板状触媒体を得た。

【００１７】比較例１ 実施例１において、ロール金型、下金型およびプレス上
金型の耐熱シリコンゴムを取りはずして加熱成形を行っ
た以外は実施例１と同じ方法で板状触媒体を得た。

【００１８】比較例２ 実施例１において、ロール金型、下金型およびプレス上
金型の耐熱シリコンゴムを取りはずし、金型温度を１０
０℃とした以外は実施例１と同じ方法で板状触媒体を得
た。

【００１９】比較例３ 実施例１で用いた触媒塗布体を使用し、成形せずにその
まま室温で８時間乾燥し、乾燥した触媒を５００℃で焼
成して板状触媒体を得た。

【００２０】＜試験例＞実施例１〜２および比較例１〜
３で得られた板状触媒の触媒特性を次の方法により評価
し、その結果を表１に示した。 (1) 耐摩耗性評価法：触媒体の端部に対し、７００μｍ
の鋼鉄製グリット８kgを、高さ０．５m から角度４５°
で落下衝突させ、そのときの触媒体の摩耗量を測定し
た。 (2) 脱硝率測定条件：ＮＨ₃ ／ＮＯ＝１．２（モル
比）、ＡＶ値＝５１m/h 、反応温度３５０℃とした。 (3) 細孔容積測定法：触媒を裁断してスクリーンを取り
除いた後、ふるいを用いて１０〜３０メッシュの触媒粒
を採取し、ポロシメータ（水銀圧入式）で測定した。

【００２１】

【表１】 ＊成形せずに３０℃で乾燥した。

【００２２】表１から、本発明の成形装置を用いて得ら
れた板状触媒は、加熱成形しないで得た触媒（比較例
３）に比して細孔容積の増加がなく、耐摩耗性に優れる
ことがわかる。また成形時間が短く、製造時間の短縮化
が図れることがわかる。これに対し、比較例１で得られ
た板状触媒では、細孔容積が増加し、耐摩耗性に劣り、
また比較例２で得られた板状触媒では、細孔容積の増加
は少ないが、耐摩耗性に劣り、かつ成形時間も長いこと
がわかる。さらに加熱成形しないで製造された板状触媒
（比較例３）では乾燥時間が著しくながく、製造に要す
る時間が大幅に長くなる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の成形装置によれば、加熱成形時
の触媒の細孔容積の増加を防ぐことができるため、得ら
れる板状触媒の耐摩耗性が向上し、高活性を長期に亘っ
て維持することができる板状触媒を短時間に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】および

【図２】本発明の一実施例を示す板状触媒の２段階成形
装置の説明図。

【符号の説明】 １…ロール金型、２…下金型、３…プレス上金型、４…
弾性層、５…触媒塗布体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D048 AA06 AB02 AC04 BA07X BA23X BA26Y BA27X BB04 4G069 AA03 AA08 BA02B BA03B BA04A BA04B BB04A BB04B BC54A BC54B BC59A BC60A BC60B CA02 CA08 CA13 EA09 EA13 EB02 EB18Y EC02Y EC06Y ED03 FA03 FB23 FB66 FB70 FB75 FB79

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機繊維織布または網状体に触媒成分が
   塗布された触媒塗布体を加熱成形する金型を備えた板状
   触媒の成形装置において、前記金型の表面に可撓性の多
   孔体層を設けたことを特徴とする耐摩耗性板状触媒の成
   形装置。
2. 【請求項２】 前記多孔体層が、アクリルゴム、シリコ
   ンゴム、フッ素ゴム、ナイロン、ポリプロピレン、珪素
   樹脂、フッ素樹脂およびフェノール樹脂の少なくとも一
   種からなることを特徴とする請求項１に記載の耐摩耗性
   板状触媒の成形装置。
3. 【請求項３】 前記触媒成分が、酸化チタンとモリブデ
   ン、タングステンおよびバナジウムの少なくとも一種の
   酸化物を含むことを特徴とする請求項１および２に記載
   の耐摩耗性板状触媒の成形装置。