JP5289364B2 - ハニカム触媒の研磨評価装置 - Google Patents

Description

本発明はハニカム触媒の研磨評価装置に関し、特にハニカム構造の脱硝触媒の再生処理に伴う研磨を評価する際に適用して有用なものである。

従来、石油、石炭、ガス等を燃料とした火力発電所のボイラ及び各種大型ボイラ、その他の廃棄物焼却装置等には排ガスを処理する排煙脱硝装置が設けられており、排煙脱硝装置には、複数層の脱硝触媒が内蔵されている。

脱硝触媒としては、一般的には、担体としてＴｉＯ_２等、活性成分としてＶ_２Ｏ_５等を用い、助触媒成分としてタングステンやモリブデンの酸化物が添加されたもので、ＶＯ_ｘ−ＷＯ_ｙ−ＴｉＯ_２やＶＯ_ｘ−ＭｏＯ_ｙ−ＴｉＯ_２のような複合酸化物の形態のものが使用されている。

また、触媒形状としては、一般的には、ハニカムタイプ（以下、このタイプの触媒をハニカム触媒と呼称する）が汎用されている。ハニカム触媒には、基材でハニカム形状を製造した後、触媒成分をコーティングしたコート形、基材に触媒成分を混練して成形した混練形、ハニカム形状の基材に触媒成分を含浸させた含浸形などがある。何れにしても、かかるハニカム触媒の使用を続けていくと、触媒表面及び内部に触媒性能を劣化させる物質が付着又は溶解することにより、触媒性能が低下していくという問題がある。

そこで、従来より脱硝触媒の再生方法が種々提案されている。その代表的な再生方法として研磨剤により排ガス通路内面を研磨する方法（特許文献１参照）がある。特許文献１に開示する研磨再生方法は、ハニカム触媒の排ガス通路内に研磨剤を所定量充填し、かかる状態でハニカム触媒に振動、回転等を与えて研磨剤を移動させつつ排ガス通路に接触させることによりで所定の研磨を行うものである。

特開平０１−１１９３４３号公報

しかしながら、例えば特許文献１に記載するような研磨においてハニカム触媒にどのような振動乃至回転等を与えれば最適な研磨再生を行うことができるか等、最適な研磨再生の態様に関しては詳細が不明である。すなわち、どのような動きの振動をどの程度の時間与えれば良いかという研磨再生の具体的な内容を検討したデータは得られていないのが現状である。また、かかるデータを得るための評価装置も存在しない。

本発明は、上記従来技術に鑑み、ハニカム触媒の研磨再生の際の研磨状態を容易且つ的確に評価するのに資することができるハニカム触媒の研磨評価装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の第１の態様は、一方向に伸びる透明な板状部材を交差させて組み合わせることにより形成された第１の部材と、２分割された透明部材で形成され前記第１の部材の前記一方向に直交する方向での各先端に内周面をそれぞれ接触させることにより前記第１の部材との間で複数の開口部を形成するとともに前記各開口部から前記一方向に伸びる複数の通路を形成する第２の部材とが分解可能に一体的に組み合わされてハニカム触媒の複数の排ガス通路に相当する複数のセルが形成された第１のハニカムテストセルと、前記第１の部材と同様の部材の表面に所定の塗料が塗布されて形成された第３の部材と前記第２の部材と同様の部材の内周面に所定の塗料が塗布されて形成された第４の部材とが分解可能に一体的に組み合わされて形成された前記第１のハニカムテストセルと同様の形状の第２のハニカムテストセルと、断面が矩形の開口部を有し軸方向に伸びる排ガス通路が複数形成されたハニカム触媒と同様の外形形状の部材であって前記第１のハニカムテストセル及び第２のハニカムテストセルが軸方向に挿入されて保持される複数のセッティング穴が前記断面を含む面内に分散して複数個配設され、しかも全体が透明部材で形成されているテストセルホルダとを有することを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置にある。

本態様によれば、複数の第１のハニカムテストセルをテストセルホルダの所定のセッティング穴にセットした状態で各第１のハニカムテストセルの各開口部から研磨剤を各セル内に充填し、この状態でハニカム触媒の研磨作業と同様にテストセルホルダを動かす。このことにより、ハニカム触媒の研磨剤による研磨作業を模擬することができる。

ここで、テストセルホルダ及び第１のハニカムテストセルは透明部材で形成されているので、研磨作業中の研磨剤のセル中における動きを外部から観察することができる。また、かかる模擬研磨作業により第１のハニカムテストセルに形成された傷を観察することでも研磨剤の動きを予測することができる。

一方、複数の第２のハニカムテストセルをテストセルホルダの所定のセッティング穴にセットした状態で各第２のハニカムテストセルの各開口部から研磨剤を各セル内に充填し、研磨作業と同様にテストセルホルダを動かすことにより、このときの研磨の状況を再現することができる。すなわち、第３の部材と第４の部材とにおける塗料の磨耗の程度や磨耗位置等を観察することで研磨作業の実態を具体的に把握することができる。

いずれにしても、かかる２種類の研磨試験を実施することにより、ハニカム触媒の研磨作業に伴う所定の基礎データを得ることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、前記セッティング穴が、前記テストセルホルダの前記断面を含む面の中心に対して点対象となる位置に分散して形成されていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置にある。

本態様によれば、点対称に分散している各セッティング穴にセットする第１及び第２のハニカムテストセルにハニカム触媒の各領域における排ガス通路を良好に模擬させることができるので、ハニカム触媒の研磨作業における各領域での研磨作業の態様を良好に再現することができる。

本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、前記第２及び第４の部材は断面が同形のコ字状部材であり、相互の先端を当接させることで軸方向に伸びる断面矩形の通路が形成されるようになっていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置にある。

本態様によれば、第２乃至第４の部材を容易に組み合わせることができ、第１乃至第３の部材との間で形成するセルの形成及び分解、さらにはテストセルホルダのセッティング穴に対する装着及び取り外しを容易に行うことができる。

本発明の第４の態様は、第１又は第２の態様に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、前記第２及び第４の部材は断面が同形のＬ字状部材であり、相互の先端を当接させることで軸方向に伸びる断面矩形の通路が形成されるようになっていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置にある。

本態様によっても第３の態様と同様に、第２乃至第４の部材を容易に組み合わせることができ、第１乃至第３の部材との間で形成するセルの形成及び分解、さらにはテストセルホルダのセッティング穴に対する装着及び取り外しを容易に行うことができる。

本発明の第５の態様は、第１乃至第４の態様の何れか一つに記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、前記第１及び第３の部材は断面が十字になるように板状部材を交差させて形成されたものであることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置にある。

本態様によれば、第２乃至第４の部材と組み合わせることにより、ハニカム触媒の排ガス通路を模した４個のセルを容易に形成することができる。

本発明によれば、ハニカム触媒の排ガス通路に研磨剤を充填して研磨する実際の研磨再生処理を再現することができるので、第１のハニカムテストセルをテストセルホルダにセットして行う研磨作業の再現では、研磨作業中の研磨剤のセル中における動きを外部から観察することで、またかかる模擬研磨作業により第１のハニカムテストセルに形成された傷を観察することで実際の研磨作業における研磨剤の動きを予測することができる。

一方、第２のハニカムテストセルをテストセルホルダにセットして行う研磨作業の再現では、第３の部材と第４の部材とにおける塗料の磨耗の程度や磨耗位置等を観察することで研磨作業の進捗状況を具体的に把握することができる。

かくして、ハニカム触媒の研磨作業に伴う任意の基礎データを得ることができ、研磨再生処理時におけるハニカム触媒に対する振動等の最適な付与方法等の検討等に資するデータを容易且つ適切に得ることができる。

本発明の実施の形態に係るハニカムテストセルの一例を示す図で、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は全体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るハニカムテストセルの他の例を示す図で、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は全体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るテストセルホルダを示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係るハニカムテストセルの一例を示す図で、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は全体を示す斜視図である。同図に示すように、ハニカムテストセル１は板状部材を断面が十字になるように交差させて組み合わせることにより形成された内側部材２と、２分割されて断面がそれぞれコ字状に形成されている同形の外側部材３Ａ，３Ｂとを組み合わせてなる。さらに詳言すると、先端同士を当接させて断面が矩形になるように組み合わせた外側部材３Ａ，３Ｂの内周面に内側部材２の各先端（図１（ａ）中の左右方向及び上下方向の端）をそれぞれ接触させることにより内側部材２との間で複数（図では４個）の開口部を形成するとともに前記各開口部から軸方向（一方向）に伸びる複数の通路を形成する。このように内側部材２と外側部材３Ａ，３Ｂとを一体的に組み合わせることで形成される前記通路がハニカム触媒の複数の排ガス通路にそれぞれ相当する。すなわち、ハニカムテストセル１は、内側部材２と外側部材３Ａ，３Ｂとを要素として組立て及び分解可能に形成してあり、組み立てた場合には内側部材２の表面と外側部材３Ａ，３Ｂの内周面とでハニカム触媒の排ガス通路に相当する複数（図では４個）のセル４が形成される。

ここで、図１（ａ）に示すように、本形態においては内側部材２（第３の部材）の軸方向に直交する方向（内側部材２の横断面内の方向）での先端部を、外側部材３Ａ，３Ｂ（第４の部材）の内周面に形成する溝にそれぞれ嵌め込んである。このような嵌入構造とすることにより隣接するセル４間を完全に分離することができる。溝を形成しない場合でも、セル４間を内側部材２と外側部材３Ａ，３Ｂとの接触により充分に分離することができれば本形態の如き嵌入構造とすることは必須ではない。

また、図１（ｂ）に詳細に示すように、本形態における内側部材２の４つの表面及び外側部材３Ａ，３Ｂの内周面には１００μｍ程度の膜厚で塗料が塗布してある。この場合、内周面に塗料が塗布された４個のセル４が形成される。なお、図中の網掛けが塗布された塗料を表わしている。このように塗料を塗布した内側部材２及び外側部材３Ａ，３Ｂを有するハニカムテストセル１が本発明の第２のハニカムテストセルである。本発明の第１のテストセルは、ハニカムテストセル１と構造は全く同一であるが、透明部材で形成されており、内側部材２及び外側部材３Ａ，３Ｂに塗料は塗布されていない。したがって、セル４の内部を透視し得る。この結果、セル４に充填する研磨剤の動きを外部から観察することができるようになっている（この点に関しては後に詳述する）。ここで、透明な部材で形成された内側部材が請求項１における第１の部材に対応し、透明な部材で形成された外側部材が請求項１における第２の部材に対応する。

さらに、図１（ｃ）に詳細に示すように、ハニカムテストセル１は内側部材２と外側部材３Ａ，３Ｂとを組み合わせて所定のセル４を形成した状態でその上部と下部をバンド５Ａ，５Ｂで緊縛することにより一体化されている。かかる状態で下側の開口を蓋６Ｂで閉塞するとともに、上側の開口からセル４内に研磨剤を充填し、その後上側の開口も蓋６Ａで閉塞するようになっている。ここで、蓋６Ａ，６Ｂの内面には内側部材２の軸方向の先端が嵌入される溝７Ａ，７Ｂが形成してあり、この溝７Ａ，７Ｂに内側部材２の先端を嵌入させることにより隣接するセル４間を完全に分離するようになっている。かかる溝７Ａ，７Ｂは内側部材２の軸方向の先端と蓋６Ａ，６Ｂの内面とを密着させることができれば必ずしも必要ではない。

図２は本発明の実施の形態に係るハニカムテストセルの他の例を示す図で、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は分解斜視図、（ｃ）は全体を示す斜視図である。同図に示すように、本例に係るハニカムテストセル８は外側部材９Ａ，９Ｂの形状が異なる。すなわち、ハニカムテストセル８は２分割されて断面がＬ字状に形成されている同形の外側部材９Ａ，９Ｂを組み合わせたものである。外側部材９Ａ，９Ｂの断面がＬ字状である点を除き、他は図１に示すハニカムテストセル１と同様に構成されている。そこで、図２中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図３は本発明の実施の形態に係るテストセルホルダを示す平面図である。同図に示すように、テストセルホルダ１０は、断面が矩形の開口部を有し軸方向に伸びる排ガス通路が複数形成されたハニカム触媒を模して形成したもので、ハニカム触媒と同様の外形形状の部材であってハニカムテストセル１，８が軸方向に挿入されて保持される複数のセッティング穴１１（図中の灰色部分）が前記断面を含む面内に格子状に分散させて配設され、しかも全体が透明部材で形成されている。さらに詳言すると、テストセルホルダ１０は平面が図３に示すような矩形の部材であるが、その軸方向（図面の紙面と直交する方向）に伸びるセッティング穴１１を有しており、研磨剤を充填したハニカムテストセル１乃至８をセッティング穴１１にセットすることにより排ガス通路に研磨剤を充填したハニカム触媒を模擬することができる構造となっている。ここで、セッティング穴１１に対するハニカムテストセル１，８のセッティング態様に特別な制限はないが、図３に符号Ｓで示すように、Ｘ状に点対称に分散するセッティング穴１１に複数個（図３に示す場合は９個）のハニカムテストセル１，８をセットするのが好適な一例となる。この場合、点対称に分散している各セッティング穴１１にセットするハニカムテストセル１，８にハニカム触媒の各領域における排ガス通路を良好に模擬させることができるからである。また、セッティングの際には、セル４内に所定量の研磨剤が充填され、図１（ｃ）乃至図２（ｃ）に示すような態様で、一体化されたハニカムテストセル１，８をセッティング穴１１に挿入する。

かかる本形態によれば、複数のハニカムテストセル１，８をテストセルホルダ１０の所定のセッティング穴１１にセットした状態で各ハニカムテストセル１，８の各開口部から研磨剤を各セル４内に充填し、この状態でハニカム触媒の研磨作業と同様にテストセルホルダ１０を動かす。このことにより、ハニカム触媒の研磨剤による研磨作業を模擬することができる。

かかる模擬的な研磨動作の終了後、ハニカムテストセル１，８を分解して内側部材２の塗料の摩耗の程度や、摩耗領域等を観察することで研磨の実態を把握することができる。

一方、透明部材で形成されているハニカムテストセルをセッティング穴１１にセットして同様に研磨作業を模擬することもできる。この場合には、研磨作業中の研磨剤のセル４中における動きを外部から観察することができる。また、かかる模擬研磨作業によりハニカムテストセルに形成された傷を観察することでも研磨剤の動きを予測することができる。このことによっても別の観点からハニカム触媒の研磨剤による研磨作業を模擬することができる。

かくして、本形態によれば典型的なハニカム構造である断面が矩形のセル４を有する場合において、ハニカム触媒の研磨作業に伴う任意の基礎データを得ることができる。

なお、上記実施の形態では、ハニカムテストセル１，８内に研磨剤を充填し、ハニカムテストセル１，８の開口を蓋６Ａ，６Ｂで閉塞した状態でテストセルホルダ１０を動かして、ハニカム触媒の研磨作業を模擬するようにしたが、かかる評価試験方法は、上述の如き態様に限定するものではない。例えば、開口を蓋６Ａ，６Ｂで閉塞することなく開口したままブラスト法により、前記開口から研磨剤をハニカムテストセル１，８内に噴射して前記研磨作業を模擬するようにしても勿論構わない。

また、上記実施の形態では、セルの断面形状が矩形の場合について説明したが、これに限定するものではない。例えば三角形等他の多角形状であっても良い。

本発明は発電所の脱硝触媒等、ハニカム触媒の保守、再生を行う産業分野で有効に利用することができる。

１、８ ハニカムテストセル
２ 内側部材
３Ａ，３Ｂ，９Ａ，９Ｂ 外側部材
４ セル
１０ テストセルホルダ
１１ セッティング穴

Claims (5)

1. 一方向に伸びる透明な板状部材を交差させて組み合わせることにより形成された第１の部材と、２分割された透明部材で形成され前記第１の部材の前記一方向に直交する方向での各先端に内周面をそれぞれ接触させることにより前記第１の部材との間で複数の開口部を形成するとともに前記各開口部から前記一方向に伸びる複数の通路を形成する第２の部材とが分解可能に一体的に組み合わされてハニカム触媒の複数の排ガス通路に相当する複数のセルが形成された第１のハニカムテストセルと、
   前記第１の部材と同様の部材の表面に所定の塗料が塗布されて形成された第３の部材と前記第２の部材と同様の部材の内周面に所定の塗料が塗布されて形成された第４の部材とが分解可能に一体的に組み合わされて形成された前記第１のハニカムテストセルと同様の形状の第２のハニカムテストセルと、
   断面が矩形の開口部を有し軸方向に伸びる排ガス通路が複数形成されたハニカム触媒と同様の外形形状の部材であって前記第１のハニカムテストセル及び第２のハニカムテストセルが軸方向に挿入されて保持される複数のセッティング穴が前記断面を含む面内に分散して複数個配設され、しかも全体が透明部材で形成されているテストセルホルダとを有することを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置。
2. 請求項１に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、
   前記セッティング穴が、前記テストセルホルダの前記断面を含む面の中心に対して点対象となる位置に分散して形成されていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、
   前記第２及び第４の部材は断面が同形のコ字状部材であり、相互の先端を当接させることで軸方向に伸びる断面矩形の通路が形成されるようになっていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置。
4. 請求項１又は請求項２に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、
   前記第２及び第４の部材は断面が同形のＬ字状部材であり、相互の先端を当接させることで軸方向に伸びる断面矩形の通路が形成されるようになっていることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載するハニカム触媒の研磨評価装置において、
   前記第１及び第３の部材は断面が十字になるように板状部材を交差させて形成されたものであることを特徴とするハニカム触媒の研磨評価装置。