JPH02307533A

JPH02307533A - 窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法

Info

Publication number: JPH02307533A
Application number: JP1128151A
Authority: JP
Inventors: Junpei Matsumiya; 松宮　淳平; Nobuyoshi Ishida; 信義石田; Koji Domoto; 道本　孝司; Toshihiko Kuwata; 桑田　寿彦; Yukinari Nakamoto; 中元　幸成
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JP2854321B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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（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（Ｔｉ０２）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
〜１０■／Ｎｎ？であるが、石炭を燃料とする場合には
約１．０００〜２０゜０００■１Ｎｒｄ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（
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焼結体として、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（
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、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により
解決される。

〔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（Ｔ　ｉ　０２　）を３Ｑｗｔ％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（ＮＨ４）ａＭＯ？　Ｏｚ４
・４　Ｈ２０）　４．５１　ｋｇ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２０ＩＪｍ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７．９　ｋｇと綿状無機繊維２．　ｌ　ｋｇ
の混合物に水３　ｋｇを加えニーダで３０分間混練し水
分■２３Ｗ【％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／１ｎｃｈ、４６０℃／２ｈヒートクリーニング
付）を用意した。

第１表　Ｅガラス繊維の組成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６
ａ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と考えられる。

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白画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＝
２００ｐｐｍＳ３０２　：５００ｐｐｍ、０２：３％、
ＣＯ２：１２％、Ｈ２Ｏ：１２％、残Ｎ２の組成のガス
、ＮＨ３／Ｎ０ｘ＝１．２モル比において脱硝率は約５
０％（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１１１１巾２０ｇｍ、長さ
１００鶴、１枚使用し、被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、０２：３％、Ｃ０２：１２％
、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／Ｎ
０ｘ＝１゜２であった。

第２表実施例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５Ｑｗｔ％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／Ｈ
ｒ、ガス組成：ＮＮＯｘ２００ｐｐ、０２：３％、Ｃｏ
２：１２％、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ＮＨａ
／Ｎ０ｘ＝１．２であった。

第３表実施例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（水に溶は難いのでシ
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：２００ｐＩ）ｍ、０２：３％、Ｃ０
２：１２％、Ｈ２Ｏ：１２％、ＳＯ２：５００ｐｐｍと
ｓｏｚなしの場合、残Ｎ２であった。

第４表（含浸液組成は、メタバナジン酸アンモン、シュウ酸、
水の蝋を示す。）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、触媒体を接触させて
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ベーパ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
させて構成している。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。次に工程す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）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ベーパ
２１を配置して下部ロール２３、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図の工程り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５
ｂ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。ｌ・・・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１．１２・
・・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
ラミックベーパ、２２〜２３・・・セラミックベーパ圧
着用ロール。出願人　バブコック日立株式会社代理人　弁理士　川　北　武　長２】】９ニガラス質網状物２０：触媒物質２１：セラミックペーパー第１１図 ■　　　　　　■

Claims

【特許請求の範囲】

（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、
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。
（２）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。
（３）請求項（２）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。
（４）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。