JPH05293385A - 触媒構造体およびその製造方法 - Google Patents
触媒構造体およびその製造方法Info
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Abstract
において、脱硝率を高め、しかも未反応のリークアンモ
ニア量を少なくする触媒構造体を提供する。 【構成】 Ti、W、Vなどの脱硝触媒成分含有物を用
いて板状触媒積層体またはハニカム状触媒体を形成し、
これらのうち排ガス流出側のみに白金などの酸化活性触
媒成分、またはシリカなどの担体に酸化活性触媒成分を
担持させたものを担持させた後、乾燥し、焼成する。 【効果】 高い脱硝率が得られるとともに、未反応のア
ンモニアの流出を低減することができる。
Description
製造方法に係り、特にアンモニア(NH3 )接触還元法
により排ガス中のNOxを除去する際の未反応NH3 の
流出を低減するに好適な触媒構造体およびその製造方法
に関する。
の窒素酸化物を除去する方法として、アンモニアを還元
剤として使用するアンモニア接触還元法が広く採用され
ている。触媒には、酸化チタン系のもの(特開昭50ー
128681号公報等)が多く使用されており、数多く
の実績がある。
移行しつつあることから、排ガス中のNOx濃度を非常
に低くすることが望まれるようになり、触媒量を増加し
アンモニア注入量を多くして、高い脱硝率を得る運転方
法が実施されようとしている。また、そのような運転に
おいてもリークして系外に排出される未反応のアンモニ
アを低減するため、NOx含有排ガスを脱硝触媒で処理
した後、ついでアンモニアの酸化活性に優れた銅、鉄な
どを活性成分とした触媒(特開昭52ー43767号公
報)と接触させて未反応のリークしたNH3 を水とN2
に酸化することが提案されている。
図2に示すように、還元ガスとしてNH3 を注入したN
Ox含有排ガスを脱硝触媒と接触させた後、続いてNH
3 酸化触媒と接触させ未反応のNH3 を分解する場合、
触媒として脱硝触媒とNH3 酸化触媒の2種類のものが
必要となり、触媒数が増加してコストアップにつながる
という問題がある。特に、ハニカム状の触媒では長さが
1mにもなる長尺ものの触媒が製造されておりコストを
低くできる要因になっているが、2種類の触媒を製造し
ようとすると、工程数が増加することから非常なコスト
アップにつながる。
るため単一の触媒で脱硝とアンモニアの酸化の両機能を
有する触媒構造体およびその製造方法を提供することに
ある。
ハニカム状の一体ものの触媒のガス流入側に脱硝活性
を、ガス流出側にNH3 酸化活性または脱硝活性とNH
3 酸化活性を含有させた触媒とすることにより達成され
る。すなわち本願の第1の発明は、アンモニア接触還元
法により、排ガス中の窒素酸化物を還元除去する触媒構
造体において、板状触媒積層体またはハニカム状触媒体
のガス流入側に脱硝活性成分を、ガス流出側にアンモニ
ア酸化活性成分または脱硝活性成分とアンモニア酸化活
性成分とを含有させたことを特徴とする一体構造の触媒
構造体に関する。
り、排ガス中の窒素酸化物を還元除去する触媒構造体の
製造方法において、脱硝触媒成分含有物により板状触媒
積層体またはハニカム状触媒体を形成し、これらのうち
排ガス流出端側のみに酸化活性触媒成分または担体に酸
化活性触媒成分を担持させたものを担持させることを特
徴とする一体構造の触媒構造体の製造方法に関する。
脱硝活性とNH3 酸化活性の両機能を有するため、従来
の脱硝活性を有する触媒とNH3 酸化活性を有する触媒
を組合わせた場合に比べ、同一性能を発揮させるための
触媒の数は1/2ですむ。脱硝触媒のように多量の触媒
を使用する場合、その触媒のコストは触媒の数に大きく
影響され、数に比例してコストが大きくなるので、同一
成形体触媒で脱硝活性とNH3 酸化活性の両機能を有す
る触媒は、従来の脱硝活性を有する触媒とNH3 酸化活
性を有する触媒を組合わせた場合に比べコストを小さく
できる。
能をもたせているため次式に示す脱硝反応が進みNOが
N2 とH2 Oになる。 NO+NH3 +1/4O2 → N2 +3/4H2 O 上記反応が進みNO濃度が小さくなった触媒のガス流出
側を、NH3 酸化機能を有したものとしているため、N
H3 の酸化が次式により進む。
されて、系外に流出するNH3 は低減される。また、触
媒のガス流出側を脱硝機能とNH3 酸化機能を有したも
のとした場合には、副生したNOは、余剰となっている
NH3 と反応するので流出するNH3を低減した上で、
さらに高い脱硝率を維持できる。すなわち、触媒のガス
流出側を脱硝機能とNH3 酸化機能を有したものとした
場合には、脱硝触媒が形成するマクロポア内にシリカな
どの多孔質が形成するミクロポアが存在する構成となっ
ており、このミクロポア内に貴金属含有成分が担持され
ている。このような場合、脱硝触媒成分に吸着され易い
アンモニアはマクロポア入口部の脱硝触媒成分に選択的
に吸着され、拡散してくるNOxと反応して消費され
る。このため拡散抵抗の大きいミクロポア内の貴金属に
まで到達することがない。一方、NOxが減少し、吸着
アンモニアが消費されなくなるとアンモニアはミクロポ
ア内にまで拡散するようになり貴金属にまで到達し、酸
素による酸化反応が進行する。ここで生成したNOxは
ミクロポアからマクロポアへと拡散していく過程で、マ
クロポア内面に吸着しているアンモニアに衝突して、脱
硝反応により窒素に還元される。
触媒のガス流入側は脱硝機能を有しガス流出側はNH3
酸化機能をまたは脱硝機能とNH3 酸化機能とを有した
触媒構造となっていることを特徴としている。 (ii)構成部分の相互関係・作用 NH3 酸化機能またはNH3 酸化機能と脱硝機能との両
機能を有する触媒部分は、NH3 が余剰となる部分のみ
にすることが望ましく、その部分の大きさは必要とされ
るアンモニアの分解率と触媒当りの処理ガス量によって
異なり、アンモニアの分解率を大きく、また触媒当りの
処理ガス量を大きくしようとするほど、大きくする必要
がある。
する。 実施例1 メタチタン酸スラリー(TiO2 含有量:30wt%、S
O4 含有量:8wt%)300kgにパラタングステン酸ア
ンモニウムを16.1kgおよびメタバナジン酸アンモニ
ウムを5.78kgを加え、加熱ニーダーを用いて水を蒸
発させながら混練して水分約36%のペーストを得た。
これを3mmの円柱状に押出し造粒した後、流動層乾燥機
で乾燥し、つぎに大気中550℃で2時間焼成した。得
られた顆粒をハンマーミルで1ミクロンの粒径が60%
以上になるように粉砕して触媒粉末を得た。この触媒粉
末150kgにシリカ・アルミナ系無機繊維40kg、メチ
ルセルロース4.5kg、水110kgを加えてニーダーで
混練して触媒ペーストを得た。このペーストをハニカム
成形機で、リブ厚0.5mm、4mmピッチセル、大きさが
100mm×1000mmのハニカムを押出し、乾燥後50
0℃で2時間焼成した。このハニカムの端部から200
mmまでの部分を、濃度が0.53g/水1リットルの塩
化白金酸水溶液に浸漬した後、乾燥させ500℃で2時
間焼成した。この部分の白金の含有量は約50 ppmにな
るようにした。 実施例2 塩化白金酸1.33gを水1リットルに溶解したもの
に、微粒子シリカ(商品名:マイコンF富田製薬製)1
kgを加え、砂浴上で蒸発乾固してPtを担持した。これ
を180℃で2時間乾燥した後、空気中で500℃で2
時間焼成して0.05wt%Ptを担持したシリカを調製
した(以後0.05wt%Pt−シリカと記す)。この
0.05wt%Pt−シリカ1kgと実施例1で調製した触
媒粉末9kgと水10kgとを混合し、スラリー状物を得
た。このスラリー状物中に実施例1で調製したハニカム
を端部から200mmまでの部分を浸漬し、その後、乾燥
させ500℃で2時間焼成した。 実施例3 実施例1で調製した触媒粉末40kgと水40kgを混合し
スラリー状物にした。このスラリー中に実施例1で調製
したのと同一寸法のコージェライト製ハニカムを端部か
ら800mm浸漬し乾燥した。さらに、このハニカムの他
方の端部から200mmを実施例2で調製した0.05wt
%Pt−シリカのスラリー状物中に浸漬した後乾燥し、
その後500℃で2時間焼成した。 実施例4 繊維径9ミクロンのEガラス製繊維1400本の捻糸を
10本/インチの荒さで平織りした網状物にチタニア4
0%、シリカゾル20%、ポリビニルアルコール1%の
スラリーを含浸し、150℃で乾燥して剛性をもたせ触
媒基材を得た。上記実施例1の触媒粉末20kgにシリカ
・アルミナ系無機繊維5.3kg、水17kgを加えてニー
ダーで混練して触媒ペーストを得た。上記基材2枚の間
に調製したペーストを置き、テフロンコーティングの加
圧ローラ間を通過させ、基材の編み目間および表面に触
媒を圧着して厚さ約1mm、500mm幅、1m長さの板状
物を得、これを200℃に加熱したプレス成形機でプレ
スし、山高さ4mmの山形形状を幅60mmごとにつけた。
この触媒を大気中で500℃で2時間焼成した後、幅1
00mmに切断し、25枚山形形状で間隔が4mmピッチに
なるように積み重ねて枠に組み入れ、寸法が100mm角
1m長さの触媒ユニットを作成した。このユニットの端
部から200mmまでの部分を、実施例2で得たと同一の
0.05wt%Pt−シリカと触媒粉末からなるスラリー
中に浸漬し、乾燥後500℃で2時間焼成した。 比較例1 塩化白金酸溶液を端部に浸漬しないこと以外は、実施例
1と同一の方法でハニカム触媒を調製した。 比較例2 比較例1と同様の方法で長さ800mmのハニカム触媒を
調製した。実施例2で調製した0.05wt%Pt−シリ
カにベーマイトを30wt%添加し水とともに混練しペー
ストを得、長さを200mmとした以外は実施例1と同一
の寸法でハニカムを押出し成形し、乾燥後500℃で2
時間焼成した。この200mmのハニカム触媒の上に、上
記した800mmのハニカム触媒を連結した。 試験例 実施例1〜4および比較例1、2で調製した触媒をつぎ
に示す条件で反応させ、反応器出口のNOxとNH3 濃
度を測定した。
化機能をもたせた実施例3の触媒は、出口NH3 濃度が
比較例1と比べて格段に小さな値となった。さらに、ガ
ス流出側に脱硝機能とNH3 酸化機能とをもたせた実施
例1、2、4の触媒は、出口NO濃度では比較例1と同
様に小さい値を示す上に、出口NH3 濃度も比較例1と
比べて格段に小さな値となった。比較例2の触媒は、実
施例3の触媒と同等の性能を示したが、触媒が2層にわ
かれている点が異なる。
る触媒構造体は、リークするNH3を少なくでき、高い
脱硝率を得る優れたものである。
/NOx比で脱硝装置を運転した場合でも高脱硝率を得
るとともに、未反応のNH3 の流出を低減できるもので
ある。また、触媒を一体ものとしたので、脱硝機能をも
った触媒とNH3 酸化機能をもった触媒各々を組合わせ
たものに比べて触媒数を減少することができるので、触
媒の製造工程が減少して安価な触媒とすることができ
る。
を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】 アンモニア接触還元法により、排ガス中
の窒素酸化物を還元除去する触媒構造体において、板状
触媒積層体またはハニカム状触媒体のガス流入側に脱硝
活性成分を、ガス流出側にアンモニア酸化活性成分、ま
たは脱硝活性成分とアンモニア酸化活性成分とを含有さ
せたことを特徴とする一体構造の触媒構造体。 - 【請求項2】 アンモニア接触還元法により、排ガス中
の窒素酸化物を還元除去する触媒構造体の製造方法にお
いて、脱硝触媒成分含有物により板状触媒積層体または
ハニカム状触媒体を形成し、これらのうち排ガス流出端
側のみに酸化活性触媒成分または担体に酸化活性触媒成
分を担持させたものを担持させることを特徴とする一体
構造の触媒構造体の製造方法。
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JP09663892A Expired - Fee Related JP3354587B2 (ja) | 1992-04-16 | 1992-04-16 | 触媒構造体およびその製造方法 |
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