JPH07222929A

JPH07222929A - 排ガス脱硝用板状触媒

Info

Publication number: JPH07222929A
Application number: JP6019446A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Yashiro; 克洋矢代
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1994-02-16
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】メタルラス基材の触媒成分保持力を向上さ
せ、金属溶射しない基材であっても耐触媒成分剥離強度
が大きい、排ガス脱硝用板状触媒を提供する。【構成】金属薄板をラス加工した基材に、触媒組成物
を塗布した脱硝用板状触媒において、金属薄板にローレ
ット加工によって切り欠き状の凹凸を成形した後、メタ
ルラス加工した基材、または一つのラス目変形部の高さ
と隣接する他のラス目変形部の高さとの間に０．１〜
０．２ｍｍ程度の差を有するようにラス加工した基材を
用い、これに触媒組成物を担持して脱硝用板状触媒とす
る。【効果】触媒組成物の剥離がなく、かつ使用に基づく
腐食および触媒性能の劣化が著しく低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排ガス脱硝用板状触媒
に係り、金属基材、特にメタルラスに触媒組成物を担持
した排ガス脱硝用板状触媒に関する。

【０００２】

【従来の技術】排ガス中の窒素酸化物を除去する方法
は、触媒を用いてアンモニアで選択的に還元する方法が
主流になっており、これらの脱硝触媒は一般に酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）とモリブデン（Ｍｏ）、バナジウム
（Ｖ）、タングステン（Ｗ）等の酸化物からなる触媒組
成物を粒状、板状、ハニカム状等に成形したものが用い
られている。この中でも板状の触媒はガス流れに対し平
行な触媒板を組合わせたもので、他に較べて圧力損失が
小さく、ダスト等の堆積が少なく、積み増しが容易であ
るという点で優れている。

【０００３】板状の触媒には、触媒組成物を保持しかつ
形状を維持するために基材を用いることが一般的で、基
材としては図７に示すような金属薄板をメタルラス加工
したもの（エキスパンドメタル）や金網、無機繊維織布
等の各種基材が採用され、現在すでに実用化されている
（特願昭６３−３０５９１、特公昭５９−２６３４
０）。なお、ラス加工板は、例えば金属薄板の長さ方向
に千鳥状に小さくて短い縦の切れ目を入れたのち、薄板
を横方向に引張って広げて製作する。

【０００４】これら触媒は、一般に触媒組成物を水や強
化繊維等を添加して混練調整し、ペースト状態にした上
で前記基材に担持させ、成形、乾燥、焼成過程を経て製
造される。メタルラス基材を用いた従来触媒では、触媒
の担持は図８に示すように上下一対の圧延ロール２１に
メタルラス基材１と触媒組成物８と強化繊維９からなる
ペーストを同時に挿入し、基材のラス目に触媒を塗り込
んでいく（塗布）。ラス基材表裏へのペーストの伸展を
良好にし、ロールへのペースト付着防止のため塗布シー
ト１９、２０が図のように用いられる。基材が触媒組成
物を保持する力は、このときの基材と触媒組成物の密着
性によるもので、界面状態に起因する機械的なものによ
るところが大きい。そこで触媒組成物を保持するため、
基材表面の粗化を目的にアルミニウム等の金属溶射が施
されている。この溶射処理により、図４（ｄ）に示すよ
うにメタルラス基材１の表面に溶射金属微小粒１１の突
起が生じ、ペーストの乾燥収縮および脱硝装置の起動停
止等による基材と触媒組成物との膨脹収縮差を抑制する
効果を持つため、基材との密着性を保ち、ラス目からの
触媒組成物の脱落が少なく、触媒の耐剥離性に優れた効
果を挙げている。なお、図４はメタルラス基材を使った
触媒の断面図を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は溶射材料および溶射工程が必要となり、しかも
ラスの目が抜けているためにラス基材への溶射材の付着
率も約２５％と低いためコストが高い問題がある。また
溶射の材質によっては、触媒組成物や排ガス中の成分が
溶射材を腐食させ、触媒性能へ悪影響を及ぼす問題があ
った。例えば溶射材にアルミニウムを用いた場合、触媒
中や排ガス中に含まれる硫酸根により湿潤時にアルミニ
ウムが溶解し、硫酸アルミニウムとなって排ガスの拡散
路である触媒中の細孔を閉塞し、性能を低下させる。特
に、排ガス処理の性能向上を目的に狭ピッチ化や薄板化
が進められているガス焚用触媒では、製作時や起動停止
時に湿潤状態になり易く、性能低下の割合が無視できな
い状況にあった。

【０００６】上記問題を避けるため、溶射を施さないメ
タルラスを基材に用いると、触媒ペーストを塗布し乾燥
する過程での乾燥収縮や焼成過程での基材と触媒の膨脹
率の差により、両者の界面にクラック１０を発生する
（図４（ｃ））。このため、触媒の機械的強度が低く、
工業用触媒として採用するには問題があった。すなわ
ち、従来の溶射を施さないメタルラス基材を用いた板状
触媒は、塗布過程の後、触媒ペーストの乾燥収縮と、焼
成過程での基材と触媒部分の膨脹率の差により、図４
（ｃ）に示すように両者の界面でクラックを生じ、剥離
し易い状態にある。また、ラス目変形部の高さが均一な
従来のメタルラスでは、ラス目間での触媒組成物同士の
橋掛け部（図４（ｂ）の７）はきわめて薄く、図９に示
すようにクラック６を生じ、ラス目ごとに分裂し易いと
いう問題がある。さらに溶射を施した基材では、ラス目
ごとの分裂は同様であるが、図４（ｄ）に示すように、
ラス目内に付着した微小な溶射粒が表面を粗くし、触媒
の乾燥収縮を抑えて触媒組成物と密着し、また脱落に対
する機械的な抵抗物として介在して保持力を得ているも
のの、コスト面、および湿潤時に触媒細孔が閉塞して活
性が低下するという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
なくし、メタルラス基材の触媒組成物の保持力を向上さ
せることにより、溶射を施さないメタルラス基材でも高
い耐剥離強度の得られる排ガス脱硝用板状触媒を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本願で特許請求される発明は以下のとおりである。（１）金属薄板をラス加工したものをベース基材とし、
ラス基材表面および貫通孔であるラス目に触媒組成物を
塗布した排ガス脱硝用触媒において、基材となるメタル
ラス表面に深さが１０μｍ以上、板厚の１／２以下で、
ピッチがラス目寸法（Ｌｗ）よりも小さい切り欠き状の
凹凸を有することを特徴とする排ガス脱硝用板状触媒。

【０００９】（２）上記第１の発明において、ラス基材
が金属薄板をローレット加工により切り欠き状の凹凸を
形成した後、メタルラス加工されたものであることを特
徴とする排ガス脱硝用板状触媒。（３）金属薄板をラス加工したものをベース基材とし、
ラス基材表面および貫通孔であるラス目に触媒組成物を
圧着した排ガス脱硝用触媒において、１つのラス目変形
部の高さと隣接する他のラス目変形部の高さとの間に
０．１〜０．２mmの差を有するようにラス加工されてい
ることを特徴とする排ガス脱硝用板状触媒に関する。

【００１０】

【作用】第１に、基材に切り欠き状の凹凸を設けること
で表面が粗くなり、図４（ａ）に示すように触媒組成物
が切り欠き部に入り込むことを利用して、少ない凹凸で
も溶射同様に触媒ペーストの乾燥収縮を抑制する。しか
も、切り欠き部２とラスきざみ断面４との交叉部は、端
部が尖るため触媒組成物に対し脱落に対する機械的抵抗
部として働き、保持力が付与される（図１のＢ部詳
細）。

【００１１】第２に、ラス目変形部の高さを部分的に変
えると図４（ｂ）に示すようにラスが触媒組成物中に埋
まり抱き込まれる形となり、また触媒組成物のラス目間
での橋掛け部７の厚さが増加することでこの部分でのク
ラック発生を抑え、図３に示すように触媒組成物が各ラ
ス目間でつながる。つまり、図９に示した各ラス目ごと
の分裂がなくなり、部分的な連体化によって保持力が得
られる。

【００１２】第３に、上記の（１）、（２）の発明を組
合わせたもので、同時に施工することにより、各々の保
持力が協力して作用し、耐剥離強度が大きい板状触媒と
なる。本発明によれば、第１に、金属薄板に切り欠き状
の凹凸を機械的に形成して粗面化した後、メタルラス加
工したものを基材に用いることで耐剥離強度の大きい板
状触媒が得られる（図１）。ここで、形成する凹凸の形
状として、深さは触媒組成物および混入する強化繊維の
径よりも大きく、望ましくは１０μｍ以上、板厚の１／
２以下とすること、切り欠きのピッチは各ラス目に１つ
以上の凹凸を存在させるために、ラス寸法Ｌｗ（ラス目
の長目方向中心間距離）よりも小さく、望ましくはＬｗ
の１／２以下とすること、また切り欠きが線状の場合、
その方向や角度については特に定めるものではないが、
メタルラスきざみ方向に対し１５度以上が望ましい。凹
凸の機械的な形成方法は幾つかあり、例えば図５に示す
ようにローレット型１４、１５を用いて加工することも
でき、その他に鋭利な刃物を用いて研削することも可能
である。

【００１３】第２に、従来のメタルラス（図７）のラス
目変形部の高さを部分的に変えて、他のラス目との高さ
に差を設けることによっても耐剥離強度の大きい板状触
媒が得られる（図２）。ここで、ラス目変形部の高さの
差は、塗布時のペーストの回り込みを助長するもので、
０．１〜０．２mmの差を設けること、高さの異なるラス
目の配置はあるラス目が高さの異なる１つ以上の別のラ
ス目と隣接していることが必要で、ラス目の長目方向に
２列隔であれば、図６に示すきざみ刃の高さの異なる金
型を用いれば容易である。その他、所定ピッチで突起を
持ったローラの間にメタルラス基材を挿入してプレス変
形させることも可能である。

【００１４】第３に、上記第１と第２の組合わせ、すな
わち金属薄板に切り欠き状凹凸を形成して粗面化した
後、ラス目変形部の高さを部分的に変えることによって
も耐剥離強度を向上させることができる。そして、これ
ら基材を図８の方法で板形状の触媒に製造する。本発明
を実施するに当たっての必要事項としては、すでに上述
したが、板状の排煙脱硝触媒の特徴から、金属鋼板には
板厚０．３mm以下のステンレス系のものが望ましい。

【実施例】以下、具体的な実施例について説明する。実施例１金属鋼板には、材質ＳＵＳ４３０で、板厚０．２mmのも
のを用い、両表面に深さ１０μｍ、ピッチ２．０mm、メ
タルラスきざみ方向に対し４５度の切り込みを２方向、
図５に示す装置でローレット加工した。これをきざみ幅
０．６mm（Ｋ）、ラス目変形部の高さを同一に、ラス目
寸法４．５０mm（Ｌｗ）、２．０５mm（Ｓｗ）、厚さ
０．８０mmとなるようにメタルラス加工した。このとき
の引き延ばし率は約１．８である（図７参照）。

【００１５】触媒組成物には、酸化チタンにモリブデン
酸アンモンと硫酸バナジルを、Ｔｉ／Ｍｏ／Ｖ＝９０．
５／５／４．５の原子比となるように配合し、これらに
対し平均径２．５μｍのアルミナシリカ繊維（カオウー
ル）を１５部と水を加えてペースト状に混練した。水分
量は３２．０％である。これら基材と触媒ペーストを、
図８のごとく圧延ロールによって塗布し、乾燥後、５５
０℃で焼成し、板形状の脱硝触媒を得た。実施例２金属鋼板には、材質ＳＵＳ４３０で、板厚０．２mmのも
のを用い、きざみ幅０．６mm、ラス目寸法約４．５０mm
（Ｌｗ）、約２．０５mm（Ｓｗ）、厚さ約０．８０mmと
するが、２列隔でラス目変形部の高さを変え、隣接する
一方の列のラス目変形部の高さとの差が０．１５mmにな
るように、図６に示すようにきざみ刃の高さの異なる金
型でメタルラス加工を行った。

【００１６】触媒組成物および塗布以降の触媒製造方法
は実施例１と同様である。比較例１実施例１において、ローレット加工を施さない以外は同
様にして触媒を得た。比較例２実施例１において、ローレット加工を施さないメタルラ
ス基材にアルミニウム溶射を施し、アルミニウムを３０
ｇ／ｍ²付着させた以外は、同様にして触媒を得た。

【００１７】上記実施例１、２、比較例１、２の４種類
の触媒について、本発明で改善目的としている耐剥離強
度を評価し、本発明の効果を比較した。耐剥離強度は、
板状触媒から幅１００mm、長さ２５０mmに切出した試験
片を、１ｍの高さから鋼板の上に平面部が衝突するよう
に５０回繰返して自由落下させ、そのときの触媒組成物
の剥離量で評価を行った。結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】これより、従来のアルミニウム溶射を施したもの（比較
例２）は、ラス加工のみ（比較例１）に較べて触媒組成
物の保持力に優れることは明らかであるが、本発明にな
るローレット切りを施したもの（実施例１）も、溶射を
施さないものと較べて大きな保持力を有し、溶射施工品
に較べて表面の凹凸が少ないにもかかわらず適当な保持
力を有することが示されている。また、ラス目変形部の
高さに差を設けたもの（実施例２）も、ラス目間で部分
的に触媒組成物を橋掛けさせることで保持力を付与でき
ることが示されている。

【００１９】さらに、溶射がないことによる、溶射材の
腐食の悪影響の除外について、実施例１と比較例２に対
し室温２５℃、湿度９０％で５００ｈ保持したときの脱
硝率変化で評価した。結果は表２に示す。

【００２０】

【表２】これより、アルミニウム溶射を施したもの（比較例２）
は脱硝率の低下が大きく、溶射のないもの（実施例１）
は低下がきわめて少ない。つまり、実施例１、２が脱硝
性能の点で有利であることを示している。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、板形状の触媒におい
て、基材となるメタルラスに施していた金属溶射を省略
することでコストが低減でき、溶射を施さない基材と較
べて触媒組成物の保持力の大きい板形状の排ガス脱硝触
媒が得られる。また、溶射材の腐食による脱硝性能への
悪影響に対し、溶射をなくすることでその影響を除外で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるローレット加工を施したメタル
ラス基材を示す図。

【図２】本発明におけるラス目変形部の高さを部分的に
変えたメタルラス基材を示す図。

【図３】本発明におけるラス目変形部の高さを部分的に
変えたメタルラス基材を使った板状触媒の外表面状態
図。

【図４】本発明になるメタルラス基材を使った板状触媒
と従来触媒の断面図。

【図５】本発明における基材のローレット加工方法概略
図。

【図６】本発明におけるラス目変形部の高さを変えるた
めのラス加工用金型を示す図。

【図７】従来メタルラス基材を示す図。

【図８】メタルラス基材を使った板状触媒の製造方法
（塗布過程）を示す図。

【図９】従来のメタルラス基材を使った板状触媒の外表
面状態図。

【符号の説明】

１…メタルラス、２…切り欠き、３…ラス目、４…きざ
み断面、５…ラス目変形部、６…クラック、７…触媒組
成物の橋渡し部、８…触媒組成物、９…強化繊維、１０
…界面クラック、１１…溶射金属微小粒、１２…金属薄
板、１３…ローラ、１４…ローレット型、１５…ローレ
ット型、１６…平型、１７…ラス金型、１８…きざみ
刃、１９…塗布シート、２０…塗布シート、２１…圧延
ロール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｐ 9/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属薄板をラス加工したものをベース基
材とし、ラス基材表面および貫通孔であるラス目に触媒
組成物を塗布した排ガス脱硝用触媒において、基材とな
るメタルラス表面に深さが１０μｍ以上、板厚の１／２
以下で、ピッチがラス目寸法よりも小さい切り欠き状の
凹凸を有することを特徴とする排ガス脱硝用板状触媒。
【請求項２】請求項１において、ラス基材が金属薄板
をローレット加工により切り欠き状の凹凸を形成した
後、メタルラス加工されたものであることを特徴とする
排ガス脱硝用板状触媒。
【請求項３】金属薄板をラス加工したものをベース基
材とし、ラス基材表面および貫通孔であるラス目に触媒
組成物を圧着した排ガス脱硝用触媒において、１つのラ
ス目変形部の高さと隣接する他のラス目変形部の高さと
の間に０．１〜０．２mmの差を有するようにラス加工さ
れていることを特徴とする排ガス脱硝用板状触媒。