JP4544465B2 - 触媒構造体と被処理ガス浄化装置 - Google Patents
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Description
一般に、管内を流れるガス流と管壁に担持された触媒との間で行われる反応は、次式で表される。
1/K=1/Kr+1/Kf
ここで、Kは触媒総括反応速度定数、Krは単位表面積当たりの反応速度定数、Kfはガスの境膜物質移動速度定数(ガスの触媒表面への拡散のし易さに関係する)である。
最初に上記傾斜突条部を備えた触媒構造体を構成する触媒エレメントの積層形式について説明する。
孔明き基板としてメタルラスを用いる例により説明する。孔明き基板の孔部分であるラス目が貫通するように触媒を担持した触媒エレメントとは、例えば金属薄板をピッチ1〜5mmでメタルラス加工し、これをそのまま、もしくは必要に応じて金属アルミニウム溶射などの粗面化処理したものを基板に用い、触媒成分を含むスラリをラス目が閉塞しないようにコーティングしたものや、上記基板のラス目内に触媒成分を塗布後、圧搾空気を吹き付けるなどして剥離してラス目を貫通させたものである。
うなものが特に優れた特性を有する。
て触媒性能と通風抵抗の関係を調べた。その結果を図23に示す。
h1(高いほうの突条部2の高さ):3〜14mm
好ましくは3〜10mm
(突条部2の稜線がガス流れに平行に配置)
h2(低いほうの突条部2’の高さ):2〜6mm
(突条部2’の稜線がガス流れに直交して配置)
上記突条部2’の高さh2があまり突条部2の高さhlに近くなると図44に示す従来技術のように触媒構造体8を通しての通風抵抗が増大し、一方、突条部2の高さhlに対し、突条部2’の高さh2をあまり小さくなると、触媒エレメント1’の突条部2’におけるガスの乱れが不充分となり、また、通風抵抗は小さくなるものの同一性能を得るために必要な触媒体積の増大につながる。
h2(低い方の突条部2’の高さ):2〜6mm
上記低い方の突条部2’の高さh2が高い方の突条部2の高さh1に近くなると触媒構造体を通しての通風抵抗が増大し、また、高い方の突条部2の高さh1に対し低い方の突条部2’の高さh2があまり小さくなると、高さが低い方の突条部2’におけるガスの乱れが不十分となり通風抵抗は小さくなるものの同一性能を得るために必要な触媒体積の増大につながる。また、触媒構造体の通風抵抗を小さくするには、触媒エレメントの隣接した高い突条部2同士の間隔(ピッチ)P1は大きくなるほど有利であるが、ガスの乱れによる物質移
動を促進するために、通常は70〜250mm程度に選定すると好結果を得やすい。
るように構成した触媒構造体を採用することもできる。
これにより板状触媒エレメント1を突条部2、2’の稜線が互いに直交するように交互に1枚ずつ重ね合わせた板状の触媒構造体において、圧力損失の増加を低減させ、触媒性能の低下の防止を図ることができる。
以上説明した各種の触媒エレメントを適宜組み合わせて本発明の触媒構造体とすることができる。
(a)触媒エレメントの突条部同士の点接触部分でガス流れが乱流となり、例えば排ガス中のNOxやNH 3 が触媒と接触しやすくなる。さらに被処理ガスの流れが乱れることは触媒表面の境膜を薄くする働きがあり、それに伴いNH 3 やNOxの拡散が容易になり、触媒活性が大幅に向上する。
(b)触媒エレメントの突条部同士の点接触部分でガス流れが乱流となった後に所定距離の間、ガスは前記スリット状流路を通過するためにガス流れの乱流の程度が和らぎ、また被処理ガスは突条部に対して傾斜した方向から流入するために突条部で段階的または連続的に順次絞りこまれるので、圧力損失が比較的小さいものとなる。
(c)触媒エレメントの帯状突起からなる突条部によりガス流れの垂直方向の剛性が増大し、たわみを生じないため、ガス流路断面積が不規則に変化するようなことが極めて少なく、規則的に変化する断面積の流路を形成することに起因して触媒性能低下を防止できる。
さらに、本発明の触媒構造体は種々の被処理ガスの触媒反応の装置として用いることができる。例えば、脱臭触媒装置、触媒燃焼装置、燃料改質装置等である。その中で、排ガス中の窒素酸化物をアンモニア還元剤の存在下で脱硝する排ガス脱硝装置中に用いる場合が本発明の触媒構造体の使用例の最も典型的な例である。例えば、脱硝触媒を塗布して得た触媒エレメントから構成した本発明の触媒構造体を少なくとも一つ以上窒素酸化物含有排ガス流路に配置した脱硝装置(図12参照)は排ガスの圧力損失を比較的小さくした状態で高い脱硝率を達成することができる。
まず、突条部がガス流れに対して30〜60度の傾斜角度で配置された触媒エレメントから構成される触媒構造体の実施例と参考例などについて説明する。
メタチタン酸スラリ(TiO2含有量:30wt%、SO4含有量:8wt%)67kgにパラモリブデン酸アンモン(NH4)6・Mo7O24・4H2O)を2.4kg、メタバナジン酸アンモニウム(NH4VO3)を1.28kg加え、加熱ニーダを用いて水を蒸発させながら混練し、水分約36%のペーストを得た。これを3¢の柱状に押し出し、造粒後流動層乾燥機で乾燥し、次に大気中250℃で24時間焼成した。得られた顆粒をハンマーミルで平均粒径5μmの粒径に粉砕して第一成分とした。このときの組成はV/Mo/Ti=4/5/91(原子比)である。
図6(b)、図6(c)あるいは図8(a)、図8(b)に示す触媒エレメント1(参考例1で得た突条部2が矩形平面形状の側縁1aに対して45度の角度で傾きを有するように切断した触媒エレメント)と触媒エレメント1’(突条部2を矩形平面形状の所定の側縁1aに対して全て平行になるようにした触媒エレメント)を交互に積層して得られる触媒構造体を得た。この触媒構造体の触媒エレメント1の突条部2はガス流れ6に対して45度の角度を有するように排ガス流路に配置される。
参考例2で使用したものと同一の触媒エレメント1および触媒エレメント1’を図6(b)と図6(c)に示すように積層し、更にこれを交互に積層して、図6(d)あるいは図9に示す触媒構造体を得た。この触媒構造体の触媒エレメント1の突条部2はガス流れ6に対して45度の角度を有するように排ガス流路に配置される。
参考例1に用いた触媒エレメント1の突条部2の平坦部3からの高さを5mmに変更して、成形した後、図2に示すように突条部2を矩形平面形状の所定の側縁1aに対して全て平行になるようにした矩形平面を有する触媒エレメント1を製造し、図43に示すように触媒枠4に組み込んで縦150mm×横150mm×奥行き500mmの触媒構造体8を得た。この触媒構造体8の触媒エレメント1の突条部2はガス流れ6に対して平行になるように排ガス流路に配置される。
参考例1と同様にして得た触媒エレメント1の矩形平面形状の側縁1aに対して突条部2が30度の角度で傾きを有するよう切断し、図5に示す矩形平面を有する触媒エレメント1を得た。充填に際しては、厚さ2mmの触媒枠(図示せず)内に図1に示すように触媒エレメント1を表裏反転させて交互に積み重ね、縦150mm×横150mm×長さ500mmの図6(a)に示す積層形式の触媒構造体を得た。
図1に示すように、この触媒構造体の触媒エレメント1の突条部2はガス流れ6に対して30度の角度を有するように排ガス流路に配置される。
参考例1と同様にして得た図4に示す触媒エレメント1を、触媒エレメント1の矩形平面の側縁1aに対して突条部2が傾斜角度θ=60度で傾くように切断して、図5に示す矩形平面を有する触媒エレメント1を得た。充填に際しては、厚さ2mmの触媒枠(図示せず)内に図1に示すように触媒エレメント1を表裏反転させて交互に積み重ね、縦150mm×横150mm×奥行き500mmの図6(a)に示す積層形式の触媒構造体を得た。
図1に示すように、この触媒構造体の触媒エレメント1の突条部2はガス流れ6に対して60度の角度を有するように排ガス流路に配置される。
参考例1で製作した触媒エレメント1を図44に示すように触媒エレメント1の突条部2の稜線が互いに直交するように交互に積層し、隣接する触媒エレメントの内の一方のエレメントの突条部2がガス流れ6方向と平行になるように設置し触媒構造体を得た。
触媒の長さ(奥行き)を250mmにした以外は参考例1と同様の脱硝触媒を塗布した触媒エレメントから構成される触媒構造体(縦150mm×横150mm×奥行き250mm)を図12に示すように、2つガス流れに直列に配置して、表1に示した条件でガスを流し圧力損失と脱硝率を測定した。
触媒長さ(奥行き)を250mmにした以外は参考例1と同様の脱硝触媒を塗布した触媒エレメントから構成される触媒構造体(縦150mm×横150mm×奥行き250mm)を図13に示すように圧力損失の小さい脱硝装置(縦150mm×横150mm×奥行き150mmで、図43に示すプレート型触媒構造体を用いる。ただし、この触媒エレメント1には参考例1で製造した脱硝触媒を塗布してある。)の前流側の窒素酸化物含有排ガス流路に配置して、表1に示した条件でガスを流し圧力損失と脱硝率を測定した。
参考例7で使用した圧力損失の小さい触媒構造体を図42に示すように2つガス流れに直列に配置して、表1に示した条件でガスを流し圧力損失と脱硝率を測定した。
上記参考例6、7及び比較例3の触媒構造体を、LPG燃焼排ガスを用いて表1の条件で圧力損失と脱硝性能を測定した。得られた結果を表3にまとめた。
〔実施例1〕
厚さ0.2mm−幅500mmのSUS304帯鋼をラス加工により目幅およびピッチ2.1mmの貫通孔を有する網状物を得て、これに溶射により金属アルミニウムを100g/m2の割合で溶着して粗面化した後、プレス成型器で図4の突条部2の高さh=4.0mm、平坦部の幅P=80mm、厚さ0.9mmの寸法を有する帯体を得て、さらにこれを切断して縦480mm×横480mmのメタルラス基板を得た。
ラス目を埋めたスラリを圧搾空気を吹き付けてラス目を貫通させる操作を触媒エレメント1全面に施す実施例1に対して、突条部2のみに圧搾空気を吹き付けてラス目を貫通させる操作を行うように変更し、突条部2のラス目が貫通した触媒エレメント1を得た。得られた触媒エレメント1は参考例1と同様にして触媒構造体に組み込んだ。実施例2の触媒構造体の断面は図17のように模式的に表される。
ラス目を埋めたスラリを圧搾空気を吹き付けてラス目を貫通させる操作を触媒エレメント1全面に施す実施例1に対して、平坦部3のみに圧搾空気を吹き付けてラス目を貫通させる操作を行うように変更し、平坦部3のラス目が貫通した触媒エレメント1を得た。得られた触媒エレメント1は参考例1と同様にして触媒構造体に組み込んだ。実施例3の触媒構造体の断面は図18のように模式的に表される。
前記実施例と同一の触媒原料粉末を得て、この触媒原料粉末20kg、Al2O3・SiO2系無機繊維3kg、水10kgとをニーダを用いて1時間混練して粘土状にした。この触媒ペーストを幅500mm、厚さ0.2mmのSUS304製メタルラス基板にアルミニウム溶射を施して粗面化した基板にローラを用いてラス目間および表面に塗布して厚さ約0.9mm、長さ480mmの板状触媒を得た。この触媒にプレス成形機により図4のような波形で高さがh=4mmの突条部2と幅P=80mmの平坦部3とを形成し、風乾後大気中で550℃−2時間焼成した。得られた触媒エレメント1を切断し、厚さ2mmの板材からなる触媒構造体枠内に全ての触媒エレメント1の突条部2がガス流れ方向と平行になるように積み重ね、図43に示した構成の縦150mm×横150mm×奥行き480mmの触媒構造体を得た。
実施例1で調製したものと同一である全てのラス目が貫通した触媒エレメント1’と、比較例4で調製したものと同一のラス目が全て触媒で満たされ、目が開いていない触媒エレメント1を用いて、ラス目が貫通した触媒エレメント1’は、その突条部2の方向がガス流れに対して直交するように、ラス目が触媒で満たされて目が開いていない触媒エレメント1は、その突条部2の方向がガス流れと平行になるように、交互に積層して縦150mm×横150mm×奥行き480mmの触媒構造体を得た。本実施例の触媒構造体の断面は図19のように模式的に表される。
実施例1で調製したものと同一である全てのラス目が貫通した触媒エレメント1を、その矩形平面形状の側縁1a(図6参照)に対して突条部2が45度の傾きを有するように切断した。この触媒エレメント1を厚さ2mmの触媒構造体枠内に、表裏反転させて交互に積み重ね、縦150mm×横150mm×奥行き480mmの触媒構造体を得た。
実施例2で調製したものと同一である突条部2のラス目のみが貫通し、平面部のラス目は触媒で満たされた触媒エレメント1を、その矩形平面形状の側縁1a(図6参照)に対して突条部2が45度の傾きを有するように切断した。この触媒エレメント1を厚さ2mmの触媒構造体枠の内に、表裏反転させて交互に積み重ね、縦150mm×横150mm×奥行き480mmの触媒構造体を得た。本実施例の触媒構造体の一部斜視図は図20のように模式的に表される。
比較例4に用いた触媒エレメント1を、その突条部2がガス流れ方向に交互に直交する触媒枠に組み込んで、縦150mm×横150mm×奥行き480mmの図44に示す構成の触媒構造体を得た。
実施例1の触媒エレメント1の突条部2の山高さを4mmから8mmに変更するとともに、突条部2がガス流れ方向に全て平行になるようにして、厚さ2mmの板材からなる触媒枠内に積み重ねて図43に示した構成の縦150mm×横150mm×奥行き480mmの触媒構造体を得た。
以上のように、本発明のラス目に貫通孔を設けた触媒構造体は、高脱硝性能と低通風損失を達成できる優れたものである。
参考例1に記載したものと同一の触媒粉末を得て、該触媒粉末20kg、A12O3・SiO2系無機繊維3kg、水10kgとをニーダを用いて1時間混練し粘土状にした。この触媒ペーストを幅500mm、厚さ0.2mmのSUS304製メタルラス基板にアルミニウム溶射を施して粗面化した基板にローラを用いてラス目間および表面に塗布して厚さ約0.9mm、長さ500mmの板状触媒を得た。この触媒にプレス成形により図22(a)および図22(b)のような波形の突条部2、2’を形成し(突条部2の高さh1=6mm、突条部2’の高さh2=4mm、平坦部3の幅p1=120mm、平坦部3’の幅p1=60mm)、風乾後大気中、550℃で2時間焼成した(h2/h1=4/6)。
参考例8と同様に調製した板状触媒に、プレス成形により図22(a)に示す突条部2の高さh1=7mm、平坦部3の幅P1=120mmとなる波形加工を施し、また図22(b)に示す突条部2’の高さh2=3mm、平坦部3’の幅P2=60mmとなる波形加工を施し、風乾後大気中、550℃で2時間焼成した(h2/h1=3/7)。
参考例8に用いた触媒エレメント1の突条部2の高さをh1=5mmで一定として成形した触媒エレメントを得て、これをガス流れ6方向にすべて平行になるように配して触媒枠に組み込んで縦150mm×横150mm×奥行き500mmの図43に示す構成の触媒ユニットを得た。
参考例8で成形した突条部2の高さh1が一様な触媒エレメント1を、その突条部2の稜線が互いに直交するように交互に1枚ずつ積層して、縦150mm×横150mm×奥行き500mmの図44に示す構成の触媒構造体8を得た。
参考例8に用いた触媒エレメント1の突条部2の高さh1を10mmで一定として成形した触媒エレメントを得た。これをガス流れ6方向にすべて平行になるように配して触媒枠に組み込んで縦150mm×横150mm×奥行き500mmの図43に示す構成の触媒構造体8を得た。
〔参考例10〕
参考例1に記載したものと同一の触媒粉末を得て、該触媒粉末20kg、A12O3・SiO2系無機繊維3kg、水10kgとをニーダを用いて1時間混練し粘土状にした。この触媒ペーストを幅500mm、厚さ0.2mmのSUS304製メタルラス基仮にアルミニウム溶射を施して粗面化した基板にローラを用いてラス目間および表面に塗布して厚さ約0.9mm、長さ500mmの板状触媒を得た。この触媒にプレス成形により図29の断面図に示すような高い突条部2の高さh1=3mm、低い方の突条部2’の高さh2=2.5mm、平坦部3の幅P1=100mmの触媒エレメント1を形成し、風乾後大気中、550℃で2時間焼成した。
参考例10に用いた触媒エレメント1の突条部2、2’の平坦部3からの高さをすべて同一高さ6mmで一定として、成形した触媒エレメントを得た。これを図43に示すようにガス流れ方向に全て平行になるように配して触媒枠に組み込んで、縦150mm×横150mm×奥行き500mmの触媒構造体を得た。
比較例10で成形した突条部の高さが一様な触媒エレメントを、図44に示すように、その突条部2の稜線が互いに直交するように交互に1枚ずつ積層して触媒枠(図示せず)に組み込んで、縦150mm×横150mm×奥行き500mmの触媒構造体を得た。
参考例1に記載したものと同一の触媒粉末を得て、該触媒粉末20kg、A12O3・SiO2系無機繊維3kg、水10kgとをニーダを用いて1時間混練し粘土状にした。この触媒ペーストを幅500mm、厚さ0.2mmのSUS304製メタルラス基仮にアルミニウム溶射を施して粗面化した基板にローラを用いてラス目間および表面に塗布して厚さ約0.9mm、長さLmmの板状触媒を得た。この触媒にプレス成形により図31の断面図に示す突条部2の高さh1=3mm、突条部2間ピッチL3を60mm、隔隣接触媒エレメント1間の間隔T=6mm(図27参照)として、22枚の触媒エレメント1の積層体からなる図44に示すような触媒構造体8を得た。このとき、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部2までの距離L1、L2を共に30mm(隣接触媒間の間隔の5倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8のガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1及びガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=6mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数22枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部2aの距離L1、L2を共に50mm(隣接触媒間の間隔の約8倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8のガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1及びガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=6mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数22枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部2aの距離L1、L2を共に60mm(隣接触媒エレメント間の間隔の約10倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8のガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=5mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=8mmとした場合において(触媒エレメント1の充填枚数18枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に40mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の5倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8のガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=5mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=8mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数18枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に64mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の8倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8のガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=5mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=8mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数18枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に80mm(隣接触媒エレメント1の間の間隔の10倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8の、ガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=7mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=10mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数15枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に50mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の5倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8の、ガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=7mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=10mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数15枚)、ガス流れ6に直交する突条部2を持つ触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に80mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の8倍)とした。
参考例11−1に示す触媒構造体8の、ガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=7mm、共に突条部2間ピッチL3=60mm、触媒間間隔T=10mmの場合において(触媒エレメント1の充填枚数15枚)、ガス流れに直交する突条部を持つ触媒エレメントの両端から一つ目の突条部の距離L1、L2を共に100mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の10倍)とした。
それぞれの触媒エレメント1の突条部2の高さh1、触媒間間隔Tの寸法が同一の触媒構造体8ごとに結果を比較すると、参考例11−1〜参考例11−3、参考例12−1〜参考例12−3は比較例12−1〜比較例12−3に比べ明らかに触媒活性は高い結果となっている。
ガス流れ6に直交する触媒エレメント1の突条部2間のピッチL3(図31参照)の距離と圧力損失の関係について検証した。
参考例11−1に示す触媒構造体8において、触媒エレメント1間の間隔T=6mm(触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm)の場合(触媒エレメント1の充填枚数22枚)、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の両端から一つ目の突条部の距離L1,L2を共に10mm(隣接触媒エレメント1間の間隔の約1.7倍)とし、突条部間のピッチL3を20、40、60、80、120、140、160mm(隣接触媒エレメント1間の間隔Tの約3〜27倍)に変化させLPG燃焼排ガスを用い、表1の条件(ただし、触媒入口ガス流速6m/s)で圧力損失を測定した。
前記実験1と同様の試験を触媒エレメント1間の間隔T=8mm(ガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=5mm)の場合(触媒エレメント1の充填枚数18枚)においても突条部2間ピッチL3を40、60、80、120、180、200mm(隣接触媒エレメント1間の間隔Tの5〜25倍)に変化させて行い、結果を実験1と同様の比較方法で図37に示した。
実験1と同様の試験を触媒エレメント1間の間隔T=10mm(ガス流れ6に突条部2が平行に位置する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=3mm、ガス流れ6に突条部2が直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1=7mm)の場合(触媒エレメント1の充填枚数15枚)においても突条部2間のピッチL3を60、80、100、130、160、200、230、250mm(隣接触媒エレメント1間の間隔Tの6〜25倍)に変化させて試験を行い、結果を実験1と同様の比較方法で、図38に示した。
すなわち、例えば参考例11−1の触媒構造体において、ガス流れ6に直交する触媒エレメント1の突条部2の高さh1を変化させ、交互に高低2種類の高さの突条部2、2’を有する触媒エレメント1を図27に示すような触媒構造体8(触媒エレメント1’のガス流れ6に平行な突条部2の高さは触媒エレメント1の突条部2の高さと同じ)を形成する場合、図32に示す触媒エレメント1の端部から突条部2までの距離L1、L2を触媒エレメント1間の間隔T(図27)の8倍以上、突条部2間ピッチL4、L5を隣接触媒エレメント1の間隔Tの10〜23倍に制限することで、端末形状のたわみが無く、圧力損失を低く抑えることが出来る。
(i)参考例1の触媒構造体(図6(a)に示す積層形式で突条部2のガス流れ6に対する傾斜角度θが45度で隣接触媒エレメント1、1(突条部2の平坦部3からの高さ2.5mm、平坦部3の幅80mm)を積層して得られる触媒構造体(I)と
(ii)実施例1の触媒構造体(図44に示す積層形式で突条部2のガス流れ6に対する傾斜角度θが90度(本発明の突条部2のガス流れ6に対する傾斜角度θからは外れている)で隣接触媒エレメント1、1(突条部2の平坦部3からの高さ4mm、平坦部3の幅80mm:ラス目は貫通している。)を積層して得られる触媒構造体(II)と
(iii)比較例2の触媒構造体(図44に示す積層形式で突条部2のガス流れ6に対する傾斜角度θが90度で隣接触媒エレメント1、1(突条部2の平坦部3からの高さ2.5mm、平坦部3の幅80mm:ラス目は貫通していない。)を積層して得られる触媒構造体(III)と
(iv)図47に示す波状の触媒エレメント10(突条部9の全体の高さ5mm:ただし該エレメント上に塗布されている触媒成分は前記(i)〜(ii)のものと同一)を隣接触媒エレメント10、10の突条部9の稜線が互いに直交し、ガス流れ6に対して角度45度の傾斜角度で配置して積層された触媒構造体11(IV)とを用いて、LPG排ガスを用いての条件で総括反応速度定数とガス流速、および圧力損失とガス流速の関係を調べた。その結果をそれぞれ図39、図40に示す。また、図41に同一脱硝性能ベースでの圧力損失の比較したデータを示す。
2、2’ 突条部
3 平坦部
6 ガス流れ
8 触媒構造体
Claims (15)
- ガス流れ方向にガス入口とガス出口を有し、ガス流れ方向に沿う方向の壁面を有するハウジング内に基板表面に触媒活性を有する触媒成分を担持し、平坦部と該平坦部を間隔を隔てて仕切り、該平坦部の互いに反対側の平面に互いに平行な帯状突起からなる突条部とが交互に繰り返して配置される板状の触媒エレメントを複数枚積層してなる触媒構造体において、
複数枚積層される前記板状の触媒エレメントは、平坦部と該平坦部を間隔を隔てて仕切るガス流れの方向に対して第1の傾斜角度で傾斜した突条部とを有する第一の触媒エレメントと、該第一の触媒エレメントと同一形状であって、第一の触媒エレメントの表裏を交互に逆転させてガス流れの方向に対して第2の傾斜角度で傾斜した突条部が形成される第二の触媒エレメントとの組み合わせからなり、
第一の触媒エレメントと第二の触媒エレメントの各突条部同士を点接触させて積層して第一の触媒エレメントの突条部の第1の傾斜角度と第二の触媒エレメントの第2の傾斜角度を、ガス流れ方向に対して30度から60度の間のいずれかの傾斜角度とし、
第一の触媒エレメントと第二の触媒エレメントは、孔明き基板の表面に触媒活性を有する触媒成分を担持させた構成からなり、前記平坦部と突条部の一部もしくは全部の孔明き基板表面の孔が貫通するように触媒成分が担持されたことを特徴とする触媒構造体。 - 孔明き基板の孔が触媒成分で埋められた平坦部と、孔明き基板の孔が貫通した状態の突条部とで構成されている触媒エレメントを用いることを特徴とする請求項1記載の触媒構造体。
- 孔明き基板の孔が貫通するように触媒成分を担持した平坦部と、孔明き基板の孔が触媒成分で埋められた突条部とで構成されている触媒エレメントを用いることを特徴とする請求項1記載の触媒構造体。
- 隣接する触媒エレメントの突条部が互いに直角に交差するように積層されたことを特徴とする請求項1記載の触媒構造体。
- ガス流れ方向にガス入口とガス出口を有し、ガス流れ方向に沿う方向の壁面を有するハウジング内に基板表面に触媒活性を有する触媒成分を担持し、平坦部と該平坦部を間隔を隔てて仕切り、該平坦部の互いに反対側の平面に互いに平行な帯状突起からなる突条部とが交互に繰り返して配置される板状の触媒エレメントを複数枚積層してなる触媒構造体において、
複数枚積層される前記板状の触媒エレメントは、平坦部と該平坦部を間隔を隔てて仕切るガス流れの方向に対して第1の傾斜角度で傾斜した突条部とを有する第一の触媒エレメントと、該第一の触媒エレメントと同一形状であって、第一の触媒エレメントの表裏を交互に逆転させてガス流れの方向に対して第2の傾斜角度で傾斜した突条部が形成される第二の触媒エレメントとの組み合わせからなり、
第一の触媒エレメントと第二の触媒エレメントの各突条部同士を点接触させて積層して第一の触媒エレメントの突条部の第1の傾斜角度と第二の触媒エレメントの第2の傾斜角度を、ガス流れ方向に対して30度から60度の間のいずれかの傾斜角度とし、
前記第一の触媒エレメントと第二の触媒エレメントは孔明き基板の表面に触媒活性を有する触媒成分を担持された構成からなり、第一の触媒エレメントは、その孔明き基板表面の孔が貫通するように触媒成分が担持され、第二の触媒エレメントは、その孔明き基板の孔が触媒成分で埋められるように触媒成分を担持していることを特徴とする触媒構造体。 - 第一の触媒エレメントとして、孔明き基板の孔が触媒成分で埋められた平坦部と孔明き基板の孔が貫通した状態の突条部とで構成されている触媒エレメントを用いることを特徴とする請求項5記載の触媒構造体。
- 第一の触媒エレメントとして、孔明き基板の孔が貫通するように触媒成分を担持された平坦部と孔明き基板の孔が触媒成分で埋められた突条部とで構成されている触媒エレメントを用いることを特徴とする請求項5記載の触媒構造体。
- 隣接する第一の触媒エレメントの突条部と第二の触媒エレメントの突条部のなす稜線が互いに直交するように積層されたことを特徴とする請求項5記載の触媒構造体。
- 板状の触媒エレメントの突条部の形状が、高、低2種類の高さの突条部であることを特徴とする請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 高、低2種類の高さの突条部を有する触媒エレメントと、同一高さの突条部を有する触媒エレメントを、交互に1枚ずつ複数枚重ね合わせて積層することを特徴とする請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 高さが比較的低い突条部を有する触媒エレメントと高さが比較的高い突条部を有する触媒エレメントを交互に1枚ずつ複数枚積層してなることを特徴とする請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 突条部はS−カーブ形状、ジグザク形状または凸状レリーフ形状の断面形状を有することを特徴とする請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 孔明き基板はメタルラス板であり、孔明き基板の孔はメタルラス板のラス目に形成されることを特徴とする請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 脱硝触媒成分を塗布した触媒エレメントで構成される請求項1又は5記載の触媒構造体。
- 請求項1又は5記載の触媒構造体を排ガス流路に配置したことを特徴とする被処理ガス浄化装置。
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