JP5896883B2 - 排ガス浄化用触媒構造体 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、触媒構造体の生産性を低下させることなく、低い圧力損失で且つ高い脱硝効率を有する触媒構造体を提供することである。
〔1〕 主構成部である平坦部と、凸条および凹条からなる線状のスペーサ部とからなる平板状触媒エレメントを、スペーサ部の長手方向に沿ってガス流路が確保されるように重ね合せてなる排ガス浄化用触媒構造体であって、
前記平坦部は、平坦部を基準にしたスペーサ部の高さより低い高さで平坦部に立設された脚板と該脚板の上辺から平坦部に略平行に設置された天板とからなるバッフル(邪魔板)部を少なくとも1つ有し、
前記ガス流路に流れるガスを前記バッフル部で乱すことができる排ガス浄化用触媒構造体。
〔3〕 一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きが、重ね合せられた隣の板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きと同じである、〔1〕または〔2〕に記載の触媒構造体。
〔4〕 一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きが、重ね合せられた隣の板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きと逆である、〔1〕または〔2〕に記載の触媒構造体。
〔5〕 平坦部はバッフル部の在る部分に表面から裏面に貫通する孔を有する、〔1〕〜〔4〕のいずれかひとつに記載の触媒構造体。
〔6〕 平坦部を基準にした天板の高さが、平坦部を基準にしたスペーサ部の高さの2/5〜3/5である、〔1〕〜〔5〕のいずれかひとつに記載の触媒構造体。
バッフル部の在る部分に表面から裏面に貫通する孔を有する場合には、バッフル部に衝突したガスの一部が貫通孔を通過するようになるので、圧力損失が大幅に低減できる。
本発明によると同一触媒量での脱硝性能を高くできるため,触媒の使用量を大幅に低減することが可能である。また、実機の排ガス条件に応じて、バッフル部の設置条件を自由に設定することが可能であるため、広範の排ガスに対応することが可能である。
本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用触媒構造体は、平板状触媒エレメントをガス流路が確保されるように重ね合せてなるものである。
脚板4bは平坦部3に立設されている。脚板の板面の向きはスペーサ部の長手方向に平行でない向き、好ましくは直交する向きにすることが好ましい。脚板は板面が平坦部に対して垂直に立っていてもよい(図4(a)参照)し、平坦部に対して斜めに立っていてもよい(図4(b)参照)。低圧力損失の観点から図4(b)のように平坦部に対して斜めに立設することが好ましい。脚板は平坦部から上向きにまたは下向きに立設させることができる。脚板は上向きと下向きとを交互に立設されていてもよい。
また、平坦部はバッフル部の在る部分に表面から裏面に貫通する孔を有することが好ましい。図1に示されるエレメントではバッフル部に相補的な貫通孔が設けられている。バッフル部と貫通孔とが設けられていると図3のようにガスが流れると推定される。
本発明の一実施形態に係る触媒構造体は、板状触媒エレメントを複数枚重ねて成るものである。重ねた平板状触媒エレメントが崩れないようにするために枠体5に収容することができる。板状触媒エレメントの重ね方は、板状触媒エレメント間にガスが通過できる空間を確保できる形態であれば特に制限されない。断面波形のスペーサ部が相互に平行になるように重ねてもよいし、相互に直角になるように重ねてもよいし、または平行と直角の中間の角度になるように重ねてもよい。本発明では図6に示すようにスペーサ部が相互に平行になるように重ねるのが好ましい。また、スペーサ部が嵌め合わないように重ねること、すなわち一つの触媒エレメントに在るスペーサ部が隣の触媒エレメントに在る平坦部に接するように重ねることが高い開口率および高い脱硝効率を得る観点から好ましい。重ねる枚数は枠体の大きさと板状触媒エレメントの大きさに応じて適宜設定することができる。通常は20〜40枚程度の板状触媒エレメントを重ねる。枠体は、重ねられた板状触媒エレメント間にガスを導くことができる構造のものであれば特に制限されない。例えば、枠体5は4枚の金属製平板で構成した四角筒状のものが挙げられる。
酸化チタン10kg、モリブデン酸アンモニウム((NH4)6・Mo7O24・4H2O)2kg、メタバナジン酸アンモニウム1kg、および蓚酸1kgを混合し、水を加えながらニーダで1時間混練してペースト状態にした。その後、シリカ・アルミナ系無機繊維2kgを加えてさらに30分間混練して水分約30%の触媒ペーストを得た。得られたペーストを一対の圧延ローラを用いて先に調製しておいた幅500mm長尺帯状のSUS430製メタルラス基材のラス目間及び表面に塗布して厚さ0.7mmの平らな長尺帯状の板状触媒を得た。これにプレス機を用いて図5の如く波型のスペーサ部(高さh=6mm)を成形して長尺帯状の板状触媒を得た。その後、長尺帯状の板状触媒を幅150mm−長さ600mmに切断して触媒エレメント(1)を得た。この触媒エレメント(1)に加工用金型を用いたプレス加工を施し、エレメント平坦部に図1に示すような逆L字状のバッフル部を形成させて触媒エレメント(2)を得た。バッフル部は、幅が40mm、高さが3mm(h/2)、天板長さdが20mmであり、流路方向における設置間隔が50mmである。得られた触媒エレメント(2)を図2(a)の構造になるように12枚を重ね合わせ、それらを枠体に収容して、150mm角、長さ600mmの触媒ユニットAを製作した。該触媒ユニットAを24時間風乾し、次いで空気を流しながら500℃で2時間焼成した。ガスは図2(a)に示された方向から流した。
実施例1で得られた触媒エレメント(2)を図2(b)のように重ね合わせ各触媒エレメントに形成されたバッフル部の向きが同じになるように設置された触媒ユニットBを製作した。ガスは図2(b)に示された方向から流した。
逆L字状バッフル部の天板長さdを10mmおよび30mmにそれぞれ変更した以外は実施例2と同じ手法によって触媒ユニットC及びDを製作した。
実施例1で得られた触媒エレメント(2)を図2(c)のように重ね合わせ触媒エレメントに形成されたバッフル部の向きが逆になるように設置された触媒ユニットEを製作した。ガスは図2(c)に示された方向から流した。
バッフル部の形状を図4(b)に示すような角度θ40°で折れ曲がった形状(天板長さd=20mm)に変更した以外は実施例2と同じ手法によって触媒ユニットFを製作した。
触媒エレメント(2)を実施例1で調製した触媒エレメント(1)に変えた以外は実施例1と同じ手法によって触媒ユニットGを製作した。
実施例1で調製した600mm長さの触媒エレメント(1)を50mm長さに切断したものを重ね合わせ枠体に収容して150mm角、長さ50mmの触媒ユニットを12個製作した。これらを2cm等間隔に図7に示すように直列配置して多段触媒構造体Hを製作した。
実施例1におけるバッフル部の天板を無くして(d=0mm)、幅40mm−高さ3mmの堰状突起を50mm間隔で設置した触媒エレメント(3)を製作した。触媒エレメント(2)を触媒エレメント(3)に変えた以外は実施例1と同じ手法によって触媒ユニットIを製作した。
表2に示すとおり、触媒ユニットG(比較例1)は、通風損失は低いが脱硝性能が著しく低い。多段触媒構造体H(比較例2)は触媒ユニットGに比べると1.2倍程度の脱硝性能の向上が見られるが不十分である。
これに対して、触媒ユニットA〜F(実施例1〜6)の脱硝性能は、触媒ユニットG並びに多段触媒構造体Hに比べて大きい。具体的に、触媒ユニットA〜F(実施例1〜6)の脱硝性能は、触媒ユニットGに対しては1.6〜1.7倍程度まで向上している。特に、天板を有さない堰状突起を設置した触媒ユニットI(比較例3)と比べると、圧力損失は同程度であるのに対して脱硝活性の向上度が高い。
この結果から、本発明に係る触媒エレメントに設けた天板と脚板とからなるバッフル部が脱硝活性の向上に大きく寄与していることが分かる。
さらに、一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部が、重ね合せられた隣りの板状触媒エレメントに在るバッフル部と、平坦部法線方向から見て、同じ位置に配置されている触媒ユニットBおよびE(実施例2及び5)は、触媒ユニットA(実施例1)に比べて、圧力損失の低く、より効果的な構造と言える。また,バッフル部が図4(b)のように脚板を斜めに立設させた触媒エレメントからなる触媒ユニット(実施例6)は、脱硝性能を高く維持したまま、圧力損失を低減できるものであり効果的である。
2:スペーサ部
3:平坦部
4:バッフル(邪魔板)部
4a:天板
4b:脚板(leg plateまたはpedestal plate)
5:触媒構造体(触媒ユニット)
Claims (6)
- 主構成部である平坦部と、凸条および凹条からなる線状のスペーサ部とからなる平板状触媒エレメントを、スペーサ部の長手方向に沿ってガス流路が確保されるように重ね合せてなる排ガス浄化用触媒構造体であって、
前記平坦部は、平坦部を基準にしたスペーサ部の高さよりも低い高さで平坦部に立設された脚板と該脚板の上辺から平坦部に略平行に設置された天板とからなるバッフル部を少なくとも1つ有し、
前記ガス流路に流れるガスを前記バッフル部で乱すことができる排ガス浄化用触媒構造体。 - 一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部が、重ね合せられた隣の板状触媒エレメントに在るバッフル部と、平坦部法線方向から見て、同じ位置に配置されている、請求項1に記載の触媒構造体。
- 一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きが、重ね合せられた隣の板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きと同じである、請求項1または2に記載の触媒構造体。
- 一つの板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きが、重ね合せられた隣の板状触媒エレメントに在るバッフル部の向きと逆である、請求項1または2に記載の触媒構造体。
- 平坦部はバッフル部の在る部分に表面から裏面に貫通する孔を有する、請求項1〜4のいずれかひとつに記載の触媒構造体。
- 平坦部を基準にした天板の高さが、平坦部を基準にしたスペーサ部の高さの2/5〜3/5である、請求項1〜5のいずれかひとつに記載の触媒構造体。
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