JP2596614Y2 - 無機繊維板状触媒 - Google Patents

無機繊維板状触媒

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JP2596614Y2 JP1991056533U JP5653391U JP2596614Y2 JP 2596614 Y2 JP2596614 Y2 JP 2596614Y2 JP 1991056533 U JP1991056533 U JP 1991056533U JP 5653391 U JP5653391 U JP 5653391U JP 2596614 Y2 JP2596614 Y2 JP 2596614Y2
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均 山崎
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は無機繊維板状触媒に係
り、特に無機繊維製網状基材に触媒組成物を担持させ
た、曲げ強度に優れた無機繊維板状触媒に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来より、排ガス浄化用触媒基材として
無機繊維製の織布または不織布が用いられ、軽量でかつ
耐衝撃性に優れた触媒が得られている。このような従来
技術に関連するものとして、例えば、特開昭52−39
256号公報に示されるシリカクロスに触媒成分を担持
したもの、特開昭59−193139号公報に示される
セラミックスペーパに触媒成分を含浸したものなどがあ
る。しかしこれらの触媒はセラミックス基材上に触媒成
分を低密度で担持したものであり強度が十分でなく、排
ガス脱硝用触媒のような大容量、大寸法の触媒を必要と
する用途には不向きであった。
【0003】これに対し特願昭61−162880号に
記載された板状触媒は、図3に示されるように、無機繊
維網状基材11、12の間にペースト状触媒成分13を
供給し、加圧塗布ローラ15を用いて圧着しながらペー
ストを伸展させて基材に塗り込んだものであり、高密度
で、比較的高い強度を有する。この場合の基材11、1
2の外側に介在させたパルプ紙のような付着防止用吸水
紙14は、触媒ペーストが塗布ローラ15に付着するの
を防止する役割を果たしている。
【0004】図2は、このような従来技術における板状
触媒の断面構造を模式的に示したものであり、この触媒
は、網状基材と触媒成分とを複合化させることにより、
高強度化が図られている。図において、網状基材は直径
9μm程度の非常に細い繊維を200〜4000本束ね
たヤーン(糸)を網目状に織ったものであり、上下の網
状基材の間および網目間に触媒成分5が充填されてい
る。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、高強度の触媒体を得るためには、触媒体の板
厚を厚くしなければならないという問題がある。すなわ
ち、本考案者らの研究によれば、無機繊維板状触媒の強
度は、網状基材を構成するヤーンの強度に大きく影響さ
れ、高強度の触媒体を得るためには、1本のヤーン強度
を上げるかまたは単位断面積当りのヤーンの本数を増せ
ばよいが、上記従来技術で、1本のヤーン強度を上げる
ために繊維数を増加させると、ヤーンが太くなり結局触
媒体の板厚が厚くなる。一方、単位断面積当りのヤーン
数を増加させると、触媒体表面での触媒の露出面積が減
少して触媒活性が低下するという不都合が生じる。
【0006】また逆に、触媒体の板厚を薄くするために
は、ヤーンを細くするか、基材間の触媒厚さを減少させ
ればよいが、ヤーンを細くするとヤーン強度が低下し、
結局触媒体強度が低下することになる。一方、基材間の
触媒厚さを減少させると圧延塗布時、上下の基材が接触
して損傷したり、圧延塗布後に上下基材が分離し易くな
るという問題が生じる。
【0007】結局、上記従来技術において、触媒の曲げ
強度を高めるために基材の強度を向上させようとすると
基材の厚さが増加して最終的には触媒の厚さも増すこと
になり、一方、基材の体積含有率を増大させようとする
と触媒活性が低下することになり、触媒活性を低下させ
ることなく、薄板で高強度の板状触媒を得ることは困難
であった。
【0008】なお、無機繊維網状基材を1枚だけ用い、
これに触媒成分を塗布すれば、薄板化することは容易で
あるが、触媒ペーストが吸水紙に付着し易くなるので、
触媒を基材の厚さとほぼ同程度にしか塗布できないこと
になり、塗布ローラの圧力によって基材が損傷したり、
塗布した触媒成分が脱落し易くなるという問題がある。
【0009】本考案の目的は、上記従来技術の問題点を
なくし、触媒活性を低下させることなく、薄板で、しか
も高強度の無機繊維板状触媒を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本考案者は、無機繊維製
網状基材を2枚重ね、その間および網目に触媒成分を充
填した無機繊維板状触媒の曲げ強度は、上下に配置され
た無機繊維製網状基材の引張強度に支配されること、な
かでも上下の基材のうち曲げ変形時に引張応力が負荷さ
れる側の基材強度に依存し、引張応力が負荷されない側
の基材強度は触媒の曲げ強度に何ら寄与しないことに着
目し、鋭意研究の結果、上下の網状基材の仕様を互いに
異なるものとし、引張応力が負荷される側の網状基材だ
けを高強度仕様とすれば、引張応力が負荷されない側の
基材を高強度化しなくても、触媒体の曲げ強度が向上す
ることを見出し、本考案に到達した。
【0011】すなわち、本考案は、無機繊維製網状基材
を少なくとも上下2枚重ね、それらの間および前記網状
基材の網目の間に脱硝触媒成分を埋め込んだ無機繊維板
状触媒において、前記上下の網状基材を構成する無機繊
維のたて糸および/またはよこ糸の繊維数、より方、織
り方のうち少なくとも一つを上下基材で異ならせて曲げ
変形時に引張応力が負荷される側の基材を選択的に高強
度化したことを特徴とする脱硝用無機繊維板状触媒に関
する。
【0012】
【0013】
【作用】無機繊維板状触媒の曲げ強度は、曲げ変形時に
引張応力が負荷される側の基材の引張強さおよび該基材
の体積含有率の増加に伴って向上することから、上下ど
ちらか一方の網状基材のたて糸および/またはよこ糸の
繊維数、網目のピッチ、より方、織り方のうち少なくと
も一つを他方の基材と異なるものとし、高強度の基材を
用いることにより、板状触媒としての曲げ強度が向上す
る。このとき例えば上側の基材のみの強度を高めるとす
ると、下側の基材は強度部材とする必要がないので、下
側基材の板厚を薄く抑えることができ、触媒全体として
の板厚を厚くすることなく、曲げ強度の高い板状触媒が
得られる。
【0014】上下2枚の無機繊維製網状基材を用いた板
状触媒の曲げ強度σc は、次式で示される。 σc =k1 ・Pf 2 ・σm 1/2 ・τ1/2 ・Vf +k2 ・σm … (1) ここで、k1 、k2 :比例定数 Pf :曲げ変形時に引張応力が負荷される基材の引張強さ σm :触媒ペースト部の曲げ強さ τ :触媒ペースト部と基材との界面せん断強さ Vf :基材の体積含有率 (ここでは曲げ変形は引張荷重のかかる側の基材のみを 対象としているので、体積としては板厚の1/2に対 応した断面積で考慮する。) (1)式によれば、板状触媒の曲げ強度は、曲げ変形時
に引張応力が負荷される基材の引張強さ(Pf )の2乗
に比例し、さらに該基材の体積含有率(Vf )に比例す
る。すなわち板状触媒の曲げ強度は、曲げ荷重を負担し
ている基材のうち、圧延塗布方向と同一方向、例えばた
て方向の繊維数と目数に影響されることから、本考案に
おいてはこれを定量化した数値、すなわち上記(1)式
の(Pf 2・Vf )を8以上、好ましくは10以上とす
る。
【0015】本考案において、無機繊維製網状基材とし
ては、例えばEガラス、Sガラス、シリカガラスなどの
ガラス繊維、シリカアルミナ系セラミック繊維などの各
種ガラスが用いられる。表1に本考案に好適に使用され
る各種ガラスの成分を示す。
【0016】
【表1】
【0017】本考案に用いられる基材は、上下でその仕
様であるヤーン当りの繊維数、より方、25.4mm
りのヤーンの本数(目数)、織り方等が異なっており、
例えば後述する表2の基材仕様に示すような組合わせの
ものが用いられる。
【0018】本考案において、ヤーンのより方は、例え
ば1.8S、3.5Sという2種類があり、3.5Sの
方のよりがきつく、繊維の収束度が大きく引張強さが高
くなる。また、織り方としては、通常目抜き平織を用い
るが、目ずれが生じにくく、多少薄板化が可能な、から
み織とすることもできる。本考案において、触媒成分で
ある触媒ペーストは、公知の調製法による酸化チタンを
主成分とする触媒粉末に、例えば水分を加え、水を20
〜30%程度含むペースト状に、またはシリカゾルを用
いてペースト状に調製され、これを例えば図3に示すロ
ーラで塗布して板状触媒体が形成される。この方法によ
れば、クラックの発生が少なく高密度で高強度の触媒が
得られる。得られた触媒体は、例えば乾燥後400〜6
00℃で焼成される。
【0019】本考案において上記無機繊維基材は、その
まま用いてもよいが、圧延塗布時の目ずれ防止、耐水
性、強度、剛性等を向上させて触媒成分の塗布作業を容
易にするため、シリカ、チタニアなどの無機微粒子およ
び/またはポリビニルアルコールなどの有機結合剤を含
浸したり、耐熱性や耐酸性を持たせるために酸で処理し
たり、加熱による前処理を施すことが好ましい。
【0020】本考案において、曲げ変形時に引張応力が
負荷されない側の基材は、圧縮応力支配となり、触媒体
の曲げ強度に対しては何ら寄与しないので、強度部材と
する必要はないが、例えば製造時の触媒成分の塗布性
(付着防止用吸水紙への触媒ペーストの付着性)を改良
しておくことが好ましく、これにより触媒成分の脱落を
防止することができる。
【0021】
【実施例】次に、本考案を具体的実施例によって詳細に
説明する。 実施例1 メタチタン酸スラリ(TiO2 含有量30%)20kgに
メタバナジン酸アンモン(NH4 VO3 )0.29kgお
よびモリブデン酸アンモン(3(NH4 2 O・7Mo
3 ・4H2 O)0.72kgとを加え、加熱ニーダによ
り水を蒸発させながら混練し水分約40%のペーストを
得た。本ペーストを約3mmφの柱状に押出造粒後、流動
床乾燥機を用いて150℃で乾燥、さらに空気中で55
0℃で2時間焼成した。得られた顆粒をハンマミルで平
均粒径約1μmに粉砕して触媒粉末を得た。本粉末5kg
にSiO2 ・Al2 3 ファイバー1.3kgを加え、水
を除々に添加しながら粘土状になるまで混練し、水分2
7%の触媒ペーストを得た。
【0022】一方、Eガラス製9μmφ長繊維を200
0本縒合わせたヤーンを8本/25.4mmのピッチ、
および400本を縒合わせたヤーンを4本/25.4m
のピッチで平織した基材に、SiO2 10wt%、
TiO2 50wt%、ポリビニールアルコール 2w
t%のスラリーを含浸した後、130℃で30分乾燥し
た。得られた網状基材を5wt%塩酸中に60℃で2h
浸漬後、30分水洗し、さらに130℃で乾燥して触媒
基材を得た。
【0023】得られた基材のうちピッチ8本/25.4
mmのものを上側に、4本/25.4mmのものを下側
に配し、その間に前記触媒ペーストを挟んでローラ径1
50φの加圧ローラを通過させて厚さ0.75mmの板状
の触媒体を得た。得られた成形体を風乾後通気しながら
550℃で2時間で焼成して板状触媒を得た。図1に、
得られた板状触媒の断面図を模式的に示す。図におい
て、上側基材の厚さは下側基材よりも厚くなっており、
上側基材が高強度化されていることがわかる。 実施例2 上側基材の8本/25.4mmのよこ繊維数を800本
にした基材を用いた以外は実施例1と同様にして板状触
媒を調製した。 実施例3 上側基材の目数を10本/25.4mmにした以外は実
施例2と同様にして板状触媒を調製した。 実施例4 上側基材のより方を3.5Sとした以外は実施例1と同
様にして板状触媒を調製した。 実施例5 上側基材のたておよびよこの繊維数を1600本にし、
さらに上下基材の織り方を、からみ織りとした以外は実
施例1と同様にして板状触媒を調整した。 実施例6 触媒粉末をシリカ固形分20%のシリカゾルを用いて触
媒ペーストとした以外は実施例1と同様にして板状触媒
を調整した。
【0024】比較例1 実施例1の基材に代え、上側基材および下側基材とも繊
維数を1400本としたヤーンを10本/25.4mm
のピッチで3.8Sのよりで平織した基材を用いて同様
の方法により板状触媒を調整をした。 比較例2 比較例1の基材に代え、上下基材のたておよびよこの繊
維数を1000本としたヤーンを用いて比較例1と同様
の方法により板状触媒を調整した。
【0025】実施例1〜6および比較例1〜2の板厚、
350℃での脱硝率および曲げ強度を求めてその結果を
表2に示した。
【0026】
【表2】
【0027】表2において本考案による触媒は、比較例
のものに比べ板厚が薄いにもかかわらず脱硝率は変化な
く、かつ高い曲げ強度を有していることがわかる。これ
は表1中の(Pf 2 ・V)/(oPf 2 ・oV)で示さ
れる曲げ応力を負担する上側基材のタテ方向ヤーンの強
度を高め、かつヤーン数を増したことにより全体として
曲げ強度が向上したものであり、曲げ荷重を負担しない
下側基材を薄くすることで触媒の薄板化も可能になっ
た。
【0028】本実施例によれば、実機装置の製造および
実際の使用に際し、曲げ強度が負荷された場合に引張強
度が負荷される側の基材のみを高強度化することによっ
て触媒全体の曲げ強度を向上させることができる。表1
において、曲げ応力を負担する基材、この場合たて方向
のヤーンの強度を(Pf 2 ・V)/(oPf 2 ・oV)
と表現して比較したが、比較例1のoPf 2 ・oVが8
であることから、高強度の板状触媒を得るためにはPf
2 ・Vが8以上であることが好ましく、より好ましくは
10以上である。
【0029】本実施例では、基材強度Pf の高強度化を
繊維数を増すことで達成したが、その他シリカゾルのよ
うな無機バインダの含浸により高強度化を図ることもで
きる。
【0030】
【考案の効果】本考案によれば、上下の網状基材のう
ち、曲げ変形時に引張応力が負荷される側の基材を高強
度化したことにより、触媒活性を低下させることなく、
曲げ強度に優れた薄板の板状触媒を得ることができ、排
ガス脱硝用触媒のごとき大形触媒を形成することができ
る。さらに、高強度でありながら薄板化できることから
排ガス通気時の圧力損失が小さくなり装置のコンパクト
化、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本考案の一実施例を示す無機繊維板状
触媒の断面図である。
【図2】図2は、従来技術による無機繊維板状触媒の断
面図である。
【図3】図3は、無機繊維板状触媒の製造法を示す説明
図である。
【符号の説明】
1…上側基材のたてヤーン、2…上側基材のよこヤー
ン、3…下側基材のたてヤーン、4…下側基材のよこヤ
ーン、5…触媒成分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−7042(JP,A) 特開 平2−63556(JP,A) 特開 平2−280843(JP,A) 実開 平3−96527(JP,U) 特公 平1−59012(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 35/02 B01J 23/28 B01D 53/94

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機繊維製網状基材を少なくとも上下2
    枚重ね、それらの間および前記網状基材の網目の間に
    触媒成分を埋め込んだ無機繊維板状触媒において、前
    記上下の網状基材を構成する無機繊維のたて糸および/
    またはよこ糸の繊維数、より方、織り方のうち少なくと
    も一つを上下基材で異ならせて曲げ変形時に引張応力が
    負荷される側の基材を選択的に高強度化したことを特徴
    とする脱硝用無機繊維板状触媒。
JP1991056533U 1991-07-19 1991-07-19 無機繊維板状触媒 Expired - Fee Related JP2596614Y2 (ja)

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TW558168U (en) * 2002-11-19 2003-10-11 Delta Electronics Inc Voltage controlled oscillator having a bandpass filter

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