JP2000237600A - 触媒ガス流入端部の硬化処理方法 - Google Patents
触媒ガス流入端部の硬化処理方法Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 豊富な経験や高度の技術がなくても、適正な
厚みのコーティング層を均一に形成することができる触
媒ガス流入端部の硬化処理方法を提供する。 【解決手段】 板状またはハニカム状触媒のガス流入端
部に触媒より硬度の高いセラミックスをコーティングす
る。触媒のガス流入端部を０．０１〜１mm/secの速度で
引き下ろしてコーティング用スラリーに浸漬し、同スラ
リーから０．０１〜１mm/secの速度で引き上げる。コー
ティング用スラリーがシリカおよび／またはアルミナを
主成分とする水性スラリーであり、ガス流入端部から３
０〜７０mmまで第一層を形成し、その表面にガス流入端
部から１０〜２０mmまで第二層を形成することが好まし
い。第一層と第二層はいずれを先に形成してもよい。
厚みのコーティング層を均一に形成することができる触
媒ガス流入端部の硬化処理方法を提供する。 【解決手段】 板状またはハニカム状触媒のガス流入端
部に触媒より硬度の高いセラミックスをコーティングす
る。触媒のガス流入端部を０．０１〜１mm/secの速度で
引き下ろしてコーティング用スラリーに浸漬し、同スラ
リーから０．０１〜１mm/secの速度で引き上げる。コー
ティング用スラリーがシリカおよび／またはアルミナを
主成分とする水性スラリーであり、ガス流入端部から３
０〜７０mmまで第一層を形成し、その表面にガス流入端
部から１０〜２０mmまで第二層を形成することが好まし
い。第一層と第二層はいずれを先に形成してもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、板状またはハニカ
ム状触媒のガス流入端部に触媒より硬度の高いセラミッ
クスをコーティングすることによる触媒ガス流入端部の
硬化処理方法に関する。
ム状触媒のガス流入端部に触媒より硬度の高いセラミッ
クスをコーティングすることによる触媒ガス流入端部の
硬化処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高濃度のダスト、石炭アッシュなどの固
形分粒子を含む石炭排煙を処理するハニカム状の脱硝触
媒は、図１に示すように、ハニカム触媒(1) のガス流入
端部(1a) あるいはガス衝突端部が摩耗、切削などによ
つて損耗する。
形分粒子を含む石炭排煙を処理するハニカム状の脱硝触
媒は、図１に示すように、ハニカム触媒(1) のガス流入
端部(1a) あるいはガス衝突端部が摩耗、切削などによ
つて損耗する。
【０００３】この現象は、ガス中の固形分粒子(2) のハ
ニカム触媒(1) への衝突によつて引き起こされるもの
で、ハニカム触媒のガス流路の後流部ではガスが整流さ
れ固形分粒子は触媒表面とほぼ平行に移動するので、粒
子の衝突による激しい損耗現象は認められない。また、
板状ブロック触媒も上記と同じ問題を有する。
ニカム触媒(1) への衝突によつて引き起こされるもの
で、ハニカム触媒のガス流路の後流部ではガスが整流さ
れ固形分粒子は触媒表面とほぼ平行に移動するので、粒
子の衝突による激しい損耗現象は認められない。また、
板状ブロック触媒も上記と同じ問題を有する。
【０００４】そこで、触媒ハニカムまたは板状ブロック
のガス流入端部に硬度の高いコーティング層を形成し触
媒の損耗現象を防止する手段がとられている。
のガス流入端部に硬度の高いコーティング層を形成し触
媒の損耗現象を防止する手段がとられている。
【０００５】コーティング層は、一般に無機系接着剤液
またはその希釈液からなるコーティング用スラリーに触
媒のガス流入端部を浸漬し、引き上げ、乾燥・焼成する
ことにより施される。この場合、コーティング面は触媒
活性を示さないので極力狭いことが望まれる。また、コ
ーティング層は必要な厚みで均一であり触媒面と密着し
ていることが要求される。
またはその希釈液からなるコーティング用スラリーに触
媒のガス流入端部を浸漬し、引き上げ、乾燥・焼成する
ことにより施される。この場合、コーティング面は触媒
活性を示さないので極力狭いことが望まれる。また、コ
ーティング層は必要な厚みで均一であり触媒面と密着し
ていることが要求される。
【０００６】浸漬用スラリーは一般に高い粘性を有す
る。そのため、多孔質の触媒を浸漬するとき同スラリー
が多孔質内部に浸透しにくく多孔質内部の空気が抜けな
くてコーティング層の触媒への密着性が不確実となる。
また、同スラリーから触媒を引き上げた後の液垂れによ
り下端部のコーティング層が必要以上に厚くなる。特
に、図２に示すように、スラリーの表面張力の作用によ
り流路（チャンネル）コーナー部にスラリーが溜まり込
み、分厚い厚肉層(3) が形成される。スラリーを希釈し
流動性を上げると、図３に示すように、スラリーが触媒
下端部へ垂れ下がりコーティング層上部(4) の層厚が薄
くなる。
る。そのため、多孔質の触媒を浸漬するとき同スラリー
が多孔質内部に浸透しにくく多孔質内部の空気が抜けな
くてコーティング層の触媒への密着性が不確実となる。
また、同スラリーから触媒を引き上げた後の液垂れによ
り下端部のコーティング層が必要以上に厚くなる。特
に、図２に示すように、スラリーの表面張力の作用によ
り流路（チャンネル）コーナー部にスラリーが溜まり込
み、分厚い厚肉層(3) が形成される。スラリーを希釈し
流動性を上げると、図３に示すように、スラリーが触媒
下端部へ垂れ下がりコーティング層上部(4) の層厚が薄
くなる。
【０００７】このような問題の対策として、下端部に垂
れ下がった過剰のスラリーを、高速の空気ブローで吹き
飛ばしたり、触媒を上下に振動させたりして除去してい
る。但し、これらの方法は、過剰スラリーの除去と同時
にコーティング層全体を薄くすることになるので、適正
な厚みの層を均一に形成する豊富な経験と高度の技術が
要求される。
れ下がった過剰のスラリーを、高速の空気ブローで吹き
飛ばしたり、触媒を上下に振動させたりして除去してい
る。但し、これらの方法は、過剰スラリーの除去と同時
にコーティング層全体を薄くすることになるので、適正
な厚みの層を均一に形成する豊富な経験と高度の技術が
要求される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、豊富な経験
や高度の技術がなくても、適正な厚みのコーティング層
を均一に形成することができる触媒ガス流入端部の硬化
処理方法を提供することを目的とする。
や高度の技術がなくても、適正な厚みのコーティング層
を均一に形成することができる触媒ガス流入端部の硬化
処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明による触媒ガス流
入端部の硬化処理方法は、板状またはハニカム状触媒の
ガス流入端部に触媒より硬度の高いセラミックスをコー
ティングするに当たり、触媒のガス流入端部を０．０１
〜１mm/secの速度で引き下ろしてコーティング用スラリ
ーに浸漬し、同スラリーから０．０１〜１mm/secの速度
で引き上げることを特徴とする触媒ガス流入端部の硬化
処理方法である。
入端部の硬化処理方法は、板状またはハニカム状触媒の
ガス流入端部に触媒より硬度の高いセラミックスをコー
ティングするに当たり、触媒のガス流入端部を０．０１
〜１mm/secの速度で引き下ろしてコーティング用スラリ
ーに浸漬し、同スラリーから０．０１〜１mm/secの速度
で引き上げることを特徴とする触媒ガス流入端部の硬化
処理方法である。
【００１０】コーティング用スラリーから引き上げた触
媒（触媒下端に同スラリーが塗布されている）をそのま
ま空気中で乾燥させることが好ましい。
媒（触媒下端に同スラリーが塗布されている）をそのま
ま空気中で乾燥させることが好ましい。
【００１１】コーティング用スラリーがシリカおよび／
またはアルミナを主成分とする水性スラリーであり、ガ
ス流入端部から３０〜７０mmまで第一層を形成し、その
表面にガス流入端部から１０〜２０mmまで第二層を形成
することが好ましい。第一層と第二層はいずれを先に形
成してもよい。
またはアルミナを主成分とする水性スラリーであり、ガ
ス流入端部から３０〜７０mmまで第一層を形成し、その
表面にガス流入端部から１０〜２０mmまで第二層を形成
することが好ましい。第一層と第二層はいずれを先に形
成してもよい。
【００１２】本発明者らは、コーティング層厚さはコー
ティング用スラリーの固形分濃度によつて定まり、液垂
れによる下端部の溜まりはスラリーに浸漬した触媒の引
き上げ速度により制御できることを見い出した。
ティング用スラリーの固形分濃度によつて定まり、液垂
れによる下端部の溜まりはスラリーに浸漬した触媒の引
き上げ速度により制御できることを見い出した。
【００１３】即ち、本発明者らは、コーティング用スラ
リーに触媒を浸漬する時、引き下げ速度を０．０１〜１
mm/secとし多孔質体へのスラリー浸み込みとバランスさ
せて、細孔内の空気の抜き出しを確実に行いコーティン
グ層の触媒への密着性を増すと同時に、スラリーからの
引き上げ速度を同様に０．０１〜１mm/secとすることに
より下端部の溜まりを極小とするコーティング方法を考
案した。
リーに触媒を浸漬する時、引き下げ速度を０．０１〜１
mm/secとし多孔質体へのスラリー浸み込みとバランスさ
せて、細孔内の空気の抜き出しを確実に行いコーティン
グ層の触媒への密着性を増すと同時に、スラリーからの
引き上げ速度を同様に０．０１〜１mm/secとすることに
より下端部の溜まりを極小とするコーティング方法を考
案した。
【００１４】コーティング用スラリーに浸漬した板状の
触媒を同スラリーから引き上げるとき、スラリーの固形
分濃度に応じた量のスラリーが触媒表面に付着同伴して
くる。触媒板厚さ方向へのスラリー固形分の浸透は困難
なので主にスラリー液分が浸透し、固形分のみが触媒板
表面に濾過された形で残り付着同伴する。
触媒を同スラリーから引き上げるとき、スラリーの固形
分濃度に応じた量のスラリーが触媒表面に付着同伴して
くる。触媒板厚さ方向へのスラリー固形分の浸透は困難
なので主にスラリー液分が浸透し、固形分のみが触媒板
表面に濾過された形で残り付着同伴する。
【００１５】触媒表面の付着同伴物は、この濾過された
形の固形分と単純な付着スラリー液とで構成される。付
着同伴物は高い粘度を有し短時間では垂れ下がらない
が、触媒をスラリーから引き上げた後、乾燥するまでの
間に徐々に垂れ下がって下端部に溜まり込み、比較的高
い表面張力の関係で、図３に示したような分厚いコーテ
ィング層を形成する。
形の固形分と単純な付着スラリー液とで構成される。付
着同伴物は高い粘度を有し短時間では垂れ下がらない
が、触媒をスラリーから引き上げた後、乾燥するまでの
間に徐々に垂れ下がって下端部に溜まり込み、比較的高
い表面張力の関係で、図３に示したような分厚いコーテ
ィング層を形成する。
【００１６】触媒板をスラリーから引き上げる過程で、
触媒下端部がスラリーにふれている状態では、スラリー
の表面張力は付着同伴物の垂れ下がりを加速するように
作用し、特に付着同伴物の中で表面付近にある流動し易
い付着スラリーを強く流下させる。触媒下端部はスラリ
ーにふれているので、垂れ下がった付着同伴物は下端部
に溜まることなくバルクスラリーに混入する。
触媒下端部がスラリーにふれている状態では、スラリー
の表面張力は付着同伴物の垂れ下がりを加速するように
作用し、特に付着同伴物の中で表面付近にある流動し易
い付着スラリーを強く流下させる。触媒下端部はスラリ
ーにふれているので、垂れ下がった付着同伴物は下端部
に溜まることなくバルクスラリーに混入する。
【００１７】以上の結果として、スラリーに浸漬した触
媒を付着同伴物の垂れ下がり速度とバランスした速度で
引き上げれば、触媒表面の付着同伴物として殆ど濾過さ
れた形で表面に残留する固形分と、その粒子空隙に残留
するバインダー成分を含んだ液分からなるコーティング
層が形成される。これは殆ど流動性を示さず、触媒をス
ラリー液から引き上げた後、乾燥するまでの時間では垂
れ下がらず、従って下端部の分厚いコーティング層は形
成されない。
媒を付着同伴物の垂れ下がり速度とバランスした速度で
引き上げれば、触媒表面の付着同伴物として殆ど濾過さ
れた形で表面に残留する固形分と、その粒子空隙に残留
するバインダー成分を含んだ液分からなるコーティング
層が形成される。これは殆ど流動性を示さず、触媒をス
ラリー液から引き上げた後、乾燥するまでの時間では垂
れ下がらず、従って下端部の分厚いコーティング層は形
成されない。
【００１８】以上のモデルで明らかなように、コーティ
ング層の厚さは触媒板の厚さ（濾過液量に相当する）と
スラリーの固形分濃度によつてほぼ定まる。
ング層の厚さは触媒板の厚さ（濾過液量に相当する）と
スラリーの固形分濃度によつてほぼ定まる。
【００１９】コーティング用スラリーから引き上げた触
媒は、完全に乾燥固化されるまでそのまま空気中に放置
して乾燥させることが望ましい。このようにすることに
より、触媒下端部は表面張力の作用で円形断面となり、
チャンネル流入時のガス流れを乱すことが少なく、圧力
損失の低減と同時にチャンネル奥部の損耗を防止でき
る。
媒は、完全に乾燥固化されるまでそのまま空気中に放置
して乾燥させることが望ましい。このようにすることに
より、触媒下端部は表面張力の作用で円形断面となり、
チャンネル流入時のガス流れを乱すことが少なく、圧力
損失の低減と同時にチャンネル奥部の損耗を防止でき
る。
【００２０】以上のような作業を繰り返せば、基本的に
は何層ものコーティングを施すことができる。
は何層ものコーティングを施すことができる。
【００２１】基本的には、スラリー付着液を乾燥・固化
して得られたコーティング層には、乾燥時の体積収縮の
影響で発生する微細なクラックが存在する。多層状のコ
ーティングでは、各層のクラックが連通する確率は低
く、従って分厚い単層のコーティングに比べ、薄いコー
ティング層を多層状に形成した方が強固なコーティング
層が得られる。
して得られたコーティング層には、乾燥時の体積収縮の
影響で発生する微細なクラックが存在する。多層状のコ
ーティングでは、各層のクラックが連通する確率は低
く、従って分厚い単層のコーティングに比べ、薄いコー
ティング層を多層状に形成した方が強固なコーティング
層が得られる。
【００２２】本発明者らは、固形分粒子を含んだガスの
チャンネル流入時の流れと、これに基づく固体粒子の運
動解析から、ガス流入端部すなわち触媒下端から２０mm
までは固形分粒子の激しい衝突による損耗が起こる可能
性があり、同時にガス流入端部から７０mm以上の奥部で
はその可能性が殆どないことを見い出した。
チャンネル流入時の流れと、これに基づく固体粒子の運
動解析から、ガス流入端部すなわち触媒下端から２０mm
までは固形分粒子の激しい衝突による損耗が起こる可能
性があり、同時にガス流入端部から７０mm以上の奥部で
はその可能性が殆どないことを見い出した。
【００２３】この解析結果より、ガス流入端部から２０
mmまでは二重のコーティングを施し、７０mmまで単層の
コーティングを施せば、固体粒子による触媒の損耗はほ
ぼ完全に防止できる。
mmまでは二重のコーティングを施し、７０mmまで単層の
コーティングを施せば、固体粒子による触媒の損耗はほ
ぼ完全に防止できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下に実施例を示すが、本発明の
主旨は板状またはハニカム状触媒のガス流入端部コーテ
ィング加工技術に関するものであり、コーティング用ス
ラリーや被コーティング触媒の組成、調製法を限定する
ものではない。
主旨は板状またはハニカム状触媒のガス流入端部コーテ
ィング加工技術に関するものであり、コーティング用ス
ラリーや被コーティング触媒の組成、調製法を限定する
ものではない。
【００２５】実施例１ シリカゾル（日産化学スノーテックス３０：固形分３０
wt％）４０重量部にアルミナ微粉１０重量部、Ｍ．Ｃク
レー１０重量部、コーデュライトＷ３３重量部、ベント
ナイト０．９重量部を容器に順次投入し、全体を２時間
以上ホモジナイザーを用いて攪拌して接着剤を調製し
た。この接着剤に、更にシリカゾル４０．３重量部を加
えてコーティング用スラリーを調製した。
wt％）４０重量部にアルミナ微粉１０重量部、Ｍ．Ｃク
レー１０重量部、コーデュライトＷ３３重量部、ベント
ナイト０．９重量部を容器に順次投入し、全体を２時間
以上ホモジナイザーを用いて攪拌して接着剤を調製し
た。この接着剤に、更にシリカゾル４０．３重量部を加
えてコーティング用スラリーを調製した。
【００２６】このスラリーの固形分濃度は５９．５wt
％、粘度は２５℃で２２ｃＰであった。
％、粘度は２５℃で２２ｃＰであった。
【００２７】このスラリーに幅３０mm、長さ１００mm、
厚さ１．１mmの平板状の触媒を垂直に立てた状態で下記
表１に示す速度で下端から８０mmまで浸漬した。浸漬深
さが８０mmに達した時点で同じ速度で引き上げを開始
し、触媒をスラリー液から完全に引き上げた後にそのま
ま３時間風乾し、その後電気炉内で１２０℃で１時間乾
燥し、４００℃で３時間焼成した。
厚さ１．１mmの平板状の触媒を垂直に立てた状態で下記
表１に示す速度で下端から８０mmまで浸漬した。浸漬深
さが８０mmに達した時点で同じ速度で引き上げを開始
し、触媒をスラリー液から完全に引き上げた後にそのま
ま３時間風乾し、その後電気炉内で１２０℃で１時間乾
燥し、４００℃で３時間焼成した。
【００２８】触媒板表面に形成されたコーティング層の
各部厚さ、ならびに表面に残された気泡の痕跡数を計測
した。この結果を表１にまとめて示す。
各部厚さ、ならびに表面に残された気泡の痕跡数を計測
した。この結果を表１にまとめて示す。
【００２９】
【表１】 表１から、浸漬および引き上げ速度が１mm/sec以上であ
ると、液垂れにより触媒下端部に過剰のコーティング層
が形成され、コーティング層の触媒への密着性の不良か
ら起こる気泡も多数発生することがわかる。
ると、液垂れにより触媒下端部に過剰のコーティング層
が形成され、コーティング層の触媒への密着性の不良か
ら起こる気泡も多数発生することがわかる。
【００３０】実施例２ 実施例１と同様のスラリーおよび平板状の触媒を用い、
０．２３mm/secの浸漬および引き上げ速度で下端から２
０mmまでコーティングを施し、風乾、１２０℃乾燥後、
再度下端から７０mmまでコーティングを施した。実施例
１と同様に、コーティング層の各部厚さ、ならびに気泡
の痕跡数を計測した。この結果を表２にまとめて示す。
０．２３mm/secの浸漬および引き上げ速度で下端から２
０mmまでコーティングを施し、風乾、１２０℃乾燥後、
再度下端から７０mmまでコーティングを施した。実施例
１と同様に、コーティング層の各部厚さ、ならびに気泡
の痕跡数を計測した。この結果を表２にまとめて示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
【発明の効果】コーティング用スラリーに板状またはハ
ニカム状触媒のガス流入端部を浸漬する工程において、
浸漬速度ならびに引き上げ速度を所定の範囲とすること
により、コーティングの触媒面との密着性が良好で均一
な厚みのコーティングを施すことができる。さらに同様
の操作を繰り返すことにより、目的に添った多層のコー
ティングを施すことができる。
ニカム状触媒のガス流入端部を浸漬する工程において、
浸漬速度ならびに引き上げ速度を所定の範囲とすること
により、コーティングの触媒面との密着性が良好で均一
な厚みのコーティングを施すことができる。さらに同様
の操作を繰り返すことにより、目的に添った多層のコー
ティングを施すことができる。
【図１】ハニカム触媒のガス流入端部におけるガス中の
固形分粒子の衝突による損耗状態を示す斜視図である。
固形分粒子の衝突による損耗状態を示す斜視図である。
【図２】スラリーの液垂れにより触媒チャンネルコーナ
ー部にスラリーが溜まり込んだ状態を示すハニカム触媒
の断面図である。
ー部にスラリーが溜まり込んだ状態を示すハニカム触媒
の断面図である。
【図３】スラリーが触媒下端部へ垂れ下がりコーティン
グ層上部の層厚が薄くなった状態を示す断面図である。
グ層上部の層厚が薄くなった状態を示す断面図である。
１：ハニカム触媒 １ａ：ガス流入端部 ２：固形分粒子 ３：厚肉層 ４：コーティング上部
フロントページの続き (72)発明者 秋山 正樹 大阪市住之江区南港北１丁目７番89号 日 立造船株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 AB03 AB37 AB56 AE19 BB24Z CA02 DA06 DA21 DA34 DB70 EA06 EB02 EB05 4G069 AA01 BA01A BA01B BA02A BA02B BA03A BA03B CA02 CA13 DA05 EA11 EA18 EA25 EE01 FB23
Claims (3)
- 【請求項１】 板状またはハニカム状触媒のガス流入端
部に触媒より硬度の高いセラミックスをコーティングす
るに当たり、触媒のガス流入端部を０．０１〜１mm/sec
の速度で引き下ろしてコーティング用スラリーに浸漬
し、同スラリーから０．０１〜１mm/secの速度で引き上
げることを特徴とする触媒ガス流入端部の硬化処理方
法。 - 【請求項２】 コーティング用スラリーから引き上げた
触媒をそのまま空気中で乾燥させる請求項１記載の触媒
ガス流入端部の硬化処理方法。 - 【請求項３】 コーティング用スラリーがシリカおよび
／またはアルミナを主成分とする水性スラリーであり、
ガス流入端部から３０〜７０mmまで第一層を形成し、そ
の表面にガス流入端部から１０〜２０mmまで第二層を形
成する請求項１または２記載の触媒ガス流入端部の硬化
処理方法。
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| JP04734499A JP3803850B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 触媒ガス流入端部の硬化処理方法 |
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| JP04734499A JP3803850B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 触媒ガス流入端部の硬化処理方法 |
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|---|---|
| JP2000237600A true JP2000237600A (ja) | 2000-09-05 |
| JP3803850B2 JP3803850B2 (ja) | 2006-08-02 |
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|---|---|---|---|
| JP04734499A Expired - Fee Related JP3803850B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 触媒ガス流入端部の硬化処理方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-02-25 JP JP04734499A patent/JP3803850B2/ja not_active Expired - Fee Related
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