JP2854321B2 - 窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法 - Google Patents

窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法

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JP2854321B2 JP1128151A JP12815189A JP2854321B2 JP 2854321 B2 JP2854321 B2 JP 2854321B2 JP 1128151 A JP1128151 A JP 1128151A JP 12815189 A JP12815189 A JP 12815189A JP 2854321 B2 JP2854321 B2 JP 2854321B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法に係
わり、特に通風損失が少なくて被処理ガス(被脱硝ガ
ス)中に含まれる煤塵等による摩耗を有効に防止した高
強度の窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に排ガス中の窒素酸化物を除去する触媒(以下、
単に脱硝触媒と呼ぶ)には、酸化チタン(TiO2)とモリ
ブデン(Mo)、タングステン(W)、バナジウム(V)
などの酸化物とからなる触媒組成物を粒状、板状、ハニ
カム状などに成形したものが用いられている。
なかでも重油や石炭などを燃料にするボイラ排ガスの
場合には煤や灰を多量に含むガスを低圧損で処理する必
要があり、板状触媒を組み合わせたものや、開口率の大
きいハニカム状触媒などのガスの流れ方向に平行な通路
を有するものが用いられる。このような低圧損の観点か
らすると、ハニカム形状よりも板状触媒を組み合わせた
ものが優れているとされている。
かかる触媒としては、金属基板に触媒成分を塗布した
もの(特公昭61−28377号)、あるいは、セラミックス
繊維製マットや紙をハニカム状に成形後触媒前駆体物質
を被覆したもの(特公昭58−11253号など)等の数多く
のものが知られており、既に実用に供されている。
他方、被脱硝ガス、例えばボイラや焼却炉等から排出
される燃焼ガス中には多量の煤塵が含まれている。その
煤塵量は重油を燃料とする場合には比較的に少なくて約
5〜10mg/Nm3であるが、石炭を燃料とする場合には約1,
000〜20,000mg/Nm3もの多量である。また、これらの煤
塵粒子はその大きさが、通常大部分が100μm以下であ
る。したがって、脱硝装置内の触媒は300〜400℃の高温
下にかかる多量の煤塵を含んだ、しかも5〜10m/秒の高
速の被脱硝ガスに曝されることになる。一般の脱硝触媒
は触媒成分(例えばチタン、タングステン、バナジウム
等の酸化物)の焼成品であるが、触媒特性との関係から
してその焼結時の温度が低いためにその強度も低い。そ
のために、特に石炭等を主燃料とするボイラの脱硝装置
においては排ガス等に含まれる多量の煤塵によって容易
に摩耗されるという欠点を有していた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術のうち、金属基板に触媒を塗布したもの
は、平板部分が多いため圧力損失が小さく灰が堆積しに
くいという点および耐摩耗性では優れたものであるが、
重量が大きくまた金属基板が酸化されるという難点があ
った。
また、無機繊維、紙等の表面に触媒成分を被覆するも
のは衝撃力に強い反面、機械的強度が低く排ガス中に含
まれる灰粒子によって摩耗するという問題を有してい
た。
一方、基材を高強度セラミック燃結体として、強度と
耐摩耗性の優れた基材とすることも考えられるが、これ
ら特性を満足させるためには緻密質にする必要があるた
めに、この基材に触媒スラリがうまく含浸できないとい
う問題があり実用化されていない。
本発明の目的は、従来技術の有するかかる問題点をな
くし、低圧力損失で耐摩耗性を有する脱硝触媒とその製
造法を提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記した課題は、無機繊維に触媒成分を担持させた窒
素酸化物除去用板状触媒の製造方法において、無機繊維
織布あるいは無機繊維網状体に触媒活性成分を担持させ
た板状体を、加熱した成形加工型材にて所定形状に圧縮
成形したのち、乾燥、焼成することを特徴とする窒素酸
化物除去用板状触媒の製造方法により解決される。
本発明において、前記成形加工型材の加熱温度は、12
0〜300℃であることが好ましい。
〔実施例〕
本発明の内容を具体的実施例により詳細に説明する。
実施例1 酸化チタン(TiO2)を30wt%有する硫酸法によるメタ
チタン酸スラリー60kgにメタバナジン酸アンモニウム
(NH4VO3)0.62kgおよびモリブデン酸アンモニウム(NH
46MO7O24・4H2O)4.51kgを加え、140℃に加熱したニ
ーダを用いて水を蒸発させながら混練した。得られた水
分38%のペースト状物質を押しだし造粒機により3φの
柱状に成形し、ついで流動層乾燥機により乾燥した。こ
の乾燥か粒を空気を流しながら、560℃で2h焼成後、ハ
ンマミルを用いて20μm以下が90%以上の粒度になるよ
うに粉砕し触媒微粒を得た。
上記触媒粉7.9kgと綿状無機繊維2.1kgの混合物に水3k
gを加えニーダで30分間混練し水分量23wt%の触媒ペー
ストを得た。
次に、この触媒ペーストを塗布すべき無機繊維布とし
て第1表に示す組成を有するガラス繊維織布(Eガラ
ス、10本/inch、460℃/2hヒートクリーニング付)を用
意した。
上記触媒ペーストをガラス繊維織布(クロス)に第5a
図、第6a図に示すごとく上下面に紙12を配して塗布し
た。第5a図は、第5b図に示すようにガラスクロス1を片
面側に配置して触媒を塗布する方法を示し、第6a図は第
6b図に示すようにガラスクロス1が触媒の両面側に配置
された塗布方法を示す。塗布したものを第7a図に示すよ
うな加熱した成形ロール13、14に上下に紙を介してか
け、第7b図に示す4種類の板状触媒の成形体を得た。
第7a図は第7b図の最上段に示した成形体4を得る成形
ロールの模式図を示している。
第8a図は加熱プレス成形型16、17を示すが第8b図に示
す3種のものを得ることができた。
なお、第7a図および第8a図に示す成形加工では、成形
ロール13、14およびプレス成形型16、17を所定温度に加
熱して使用するが、これは加熱しないで加工しても被成
形物は元の形状に復元する力が強くて所期の成形ができ
ないためである。加熱すると成形できる理由は明確では
ないが、無機繊維織布が、塗布された触媒成分の硬化体
に保持されて原形に戻らないのか、あるいは織布自体が
加熱により十分成形されて復元しないか、あるいはそれ
ら双方が生じているための考えられる。
なお、加熱成形温度は120℃〜300℃、好ましくは150
℃〜250℃の範囲が良好な保形性を示した。
上記の方法で得た成形体の内両面側にガラスクロスを
配したものを乾燥、焼成(500℃×2時間保持)した板
状触媒の脱硝率テストを行った。測定条件は、平均ガス
速度51m/Hr、NOx濃度:200ppm、SO2:500ppm、O2:3%、CO
2:12%、H2O:12%、残N2の組成のガス、NH3/NOx=1.2モ
ル比において脱硝率は約50%(350℃)を示した。また
触媒ペーストの水分を多くして上記と同様の操作を行い
ガラスクロスを両面側に配した第6b図に示す形状の板状
触媒体の脱硝率を第2表に示す。水分パーセントは、25
%の触媒ペーストを使用した。
測定条件:触媒としては厚さ1mm、巾20mm、長さ100m
m、1枚使用し、比処理ガスとしては平均流速:51m/Hr、
ガス温度:349〜352℃、ガス組成:NOx:200ppm、O2:3%、
CO3:12%、H2O:12%、残N2のものを使用した。また、還
元剤としてのアンモニア使用量は、モル比でNH3/NOx=
1.2であった。
実施例2 実施例1で得た触媒成形体を実施例1で使用した触媒
ペーストに水分50wt%になるように水を加え懸濁させた
液に浸漬して含浸させた後乾燥し、焼成(500℃×2時
間)して板状触媒を得た。この板状触媒の脱硝率を第3
表に示す。
測定条件:被処理ガスとしては、平均流速:51m/Hr、
ガス組成:NOx200ppm、O2:3%、CO2:12%、H2O:12%、残
N2のものを使用した。還元剤としてのアンモニアの使用
量はモル比でNH3/NOx=1.2であった。
実施例3 実施例1の第5a図の方法で得た成形体(片面のみにガ
ラスクロスを配したもの)に、第4表に示す含浸液組成
のメタバナジン酸アンモン水溶液(水に溶け難いのでシ
ュウ酸を添加している)に浸漬、含浸担持させた後、焼
成(500℃×2時間)して得た触媒の脱硝率を第4表に
示す。
測定条件:被処理ガスの平均流速51m/Hrであり、ガス
組成はNOx:200ppm、O2:3%、CO2:12%、H2O:12%、SO2:
500ppmとSO2なしの場合、残N2であった。
また、ガラスクロスを両面側に配置した触媒体におい
ては、型を加熱しておいて成形する加熱プレス成形、加
熱ロール成形いずれの場合においてもまた、第7b図、第
8b図に示す、いずれの形状の加熱成形においても、加熱
した型に直接、触媒体を触媒させて加工して成形体を得
ることができる。
第1図は実施例1〜3よりなる板状触媒の断面図であ
り、第2図〜第4図は種々の形状の板状触媒を組合わせ
て積層体を形成した状況を示す。図において、1は無機
繊維織布、2は触媒成分、3〜7は板状触媒体である。
実施例4 本実施例の板状触媒の内部構造は第9図に示すごとく
板厚中央部にガラス質網状物19、これを補強材として実
施例1で使用した触媒ペーストを塗布した触媒物質20、
触媒物質20の上下に触媒物質20が硬化しないうちに配置
したセラミックペーパ21を上下から圧縮して触媒物質10
に付着させ、所定形状に全体を成形、焼成後、触媒成分
懸濁液中に浸漬含浸させて乾燥焼成して固化させて構成
してある。ガラス質網状物19が補強材となり、網の間か
らはがれ落ちようとする触媒物質20は両側に配置された
セラミックペーパ21で固定され、そのセラミックペーパ
21に含浸された触媒成分により固化強化された板状触媒
となる。
本実施例触媒の製造工程の概要を第10図〜第11図にて
説明する。
第10図の工程aではガラス質網状物19の所定寸法のも
のを用意する。次に工程bに示すごとくガラス質網状物
19に触媒ペースト20を乗せ圧着塗布させる。11は下ロー
ル、10は上ロール、12は付着防止シートを示す。上下部
の付着防止シート12間を通過させ、上下ロール10、11の
押圧力により、触媒物質20をガラス質網状物19上に均一
に塗布し、工程に示すものを得る。これに工程dにおい
て上下部にセラミックペーパ21を配置して下部ロール2
3、上部ロール22間で圧着させ工程eに示すごとく、ヒ
ータ15で加熱された成形ロール13、14間を通過させて成
形、加熱乾燥固化した触媒物質20により保形した状態f
を得、工程gに示す焼成を行い、第11図の工程hにおい
て触媒成分を懸濁させた含浸液24に含浸させ、工程jに
示す乾燥工程を経て工程kに示す焼成を経て工程mの板
状触媒を得る。
〔発明の効果〕
本発明の板状触媒体はすべて酸化されない物質から構
成されているため燃焼装置の異常や操作ミス等によって
触媒充填部が高温にさらされる場合が生じても酸化され
破損することがない特徴を有する。
耐熱繊維織布を触媒活性物質の両面側に配した本発明
の実施例1〜3になる板状触媒体においては、触媒ペー
ストを塗布する時に使用する両面側に介した紙のはがれ
がスムーズで量産に適する。加熱された型を使用して成
形する工程においては前記したごとく、直接型に接触さ
せて加工できるので量産作業性がよい。また、本実施例
触媒は機械的強度が高く、成形加工時に加工体の割れや
破損、形くずれが生じ難い。これは焼成前の成形体は一
般に触媒成分の固化が生じておらず、破損、変形し易い
ものであるので、製造時に特に重要な特性である。ま
た、焼成後は無機繊維織布が心材となりこれが硬化して
強度の増した触媒成分と一体となって高強度の板状触媒
を構成することになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる板状触媒の断面図、第2図〜第4
図は本発明になる板状触媒の積層体図、第5a図、第5b
図、第6a図、第6b図は無機繊維織布への触媒の塗布方法
説明図、第7a図、第7b図、第7c図、第8a図、第8b図は加
熱成型材による板状触媒の成形方法説明図、第9図〜第
11図は本発明の他の実施例説明図である。 1……無機繊維織布、2……触媒成分、3〜7……板状
触媒体、8……触媒ペースト、9a、9b……触媒帯状体、
10〜11……塗布ロール、12……紙、13〜14……加熱成形
ロール、15……加熱ヒータ、16〜17……加熱プレス型、
19……ガラス質網状体、20……触媒物質、21……セラミ
ックペーパ、22〜23……セラミックペーパ圧着用ロー
ル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑田 寿彦 広島県豊田郡安芸津町風早3300番地 バ ブコック日立株式会社安芸津分工場内 (72)発明者 中元 幸成 広島県豊田郡安芸津町風早3300番地 バ ブコック日立株式会社安芸津分工場内 (56)参考文献 特公 昭57−52862(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B01J 21/00 - 38/74

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】無機繊維に触媒成分を担持させた窒素酸化
    物除去用板状触媒の製造方法において、無機繊維織布あ
    るいは無機繊維網状体に触媒活性成分を担持させた板状
    体を、加熱した成形加工型材にて所定形状に圧縮成形し
    たのち、乾燥、焼成することを特徴とする窒素酸化物除
    去用板状触媒の製造方法。
  2. 【請求項2】前記成形加工型材の加熱温度が、120〜300
    ℃であることを特徴とする請求項1記載の窒素酸化物除
    去用板状触媒の製造方法。
  3. 【請求項3】無機繊維に触媒成分を担持させた窒素酸化
    物除去用板状触媒の製造方法において、ペースト状の触
    媒活性成分を無機繊維織布の表面に層状に塗布した板状
    体を、120〜300℃に加熱した成形加工型材にて所定形状
    に圧縮成形したのち、乾燥、焼成することを特徴とする
    窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項(3)において、120〜300℃に加熱
    した成形加工型材にて所定形状に加工された成形体に、
    触媒活性成分を含浸、塗布したのち、乾燥、焼成するこ
    とを特徴とする窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法。
  5. 【請求項5】無機繊維に触媒成分を担持させた窒素酸化
    物除去用板状触媒の製造方法において、無機繊維網状体
    にペースト状の触媒活性成分を塗布したのち、これを無
    機繊維シートの間に挟んで圧着して板状体となし、この
    板状体を120〜300℃に加熱した成形加工型材にて所定形
    状に圧縮成形し、その成形体の表面に触媒活性成分を含
    浸、塗布したのち、乾燥、焼成することを特徴とする窒
    素酸化物除去用板状触媒の製造方法。
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