JPH11319582A - プレ―ト触媒 - Google Patents

プレ―ト触媒

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JPH11319582A
JPH11319582A JP11105310A JP10531099A JPH11319582A JP H11319582 A JPH11319582 A JP H11319582A JP 11105310 A JP11105310 A JP 11105310A JP 10531099 A JP10531099 A JP 10531099A JP H11319582 A JPH11319582 A JP H11319582A
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plate
catalyst
plates
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inflow
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JP11105310A
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Eric Dr Hums
フムス エーリッヒ
Andreas Klatt
クラット アンドレアス
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Siemens AG
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    • F01N3/281Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の同じ構造サイズのプレート触媒に比べ
て高い触媒活性を有し、圧力損失又は内部空間の沈積物
による閉塞の危険性のないプレート触媒を提供する。 【解決手段】 第1のプレート1と第2のプレート2を
交互にプレート積層体として積重ね、第1と第2のプレ
ート1、2を波形構造6により互いに間隔をあけ、第2
のプレートの流入側エッジ3bを第1のプレートの流入
側エッジ3aに比べて流出側に後退させ、多数の乱流帯
域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動媒質が流入側
から流出側に貫流することができ、それぞれ触媒活性表
面を有する第1及び第2のプレートから成る積層体を有
するプレート触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなプレート触媒はとりわけ燃焼
設備の廃ガス中の窒素酸化物を低減するために使用され
る。その場合選択触媒還元(SCR)法により窒素酸化
物は予めガス混合物中に入れられた還元剤(通常はアン
モニア(NH3))と共に触媒活性表面で水と分子状窒
素に置換される。アンモニアの代わりに廃ガス中でアン
モニアに分解される尿素を使用することも公知である。
更にプレートを両側面で被覆する触媒活性コンパウンド
は通常二酸化チタン(TiO2)及び単数及び複数の添
加物、即ち三酸化タングステン(WO3)、三酸化モリ
ブデン(MoO3)及び五酸化バナジウム(V2O5)
を含んでいる。
【0003】プレート触媒は触媒活性表面を備えたプレ
ート積層体及びプレートの支持装置から構成される。支
持装置としては通常いわゆる素子収容ボックスが使用さ
れ、その中にプレートが均等な間隔をあけて互いに平行
に配向装入される。その際素子収容ボックスは多くはそ
の前面が開いている直方体の形をしており、そこを通っ
て流入側から流出側に流動媒質、例えば廃ガスが長手側
面に平行に貫流することができる。その際プレート面は
流動方向に平行に延びている。このようなプレート触媒
は国際特許出願公表第94/26411号明細書から公
知である。
【0004】触媒活性プレートを備えた複数のこれらの
素子収容ボックスが、1つの触媒モジュールを形成する
ため順次並列に配置される。完成した廃ガス浄化設備は
廃ガス通路中に直列に接続されたこのような触媒モジュ
ールを複数個含んでいる。従って例えば化石燃料で運転
される発電所の廃ガス中の窒素酸化物を減少させるため
のいわゆる脱硝設備は大抵このような触媒モジュールを
3〜5個有する。
【0005】素子収容ボックス中の個々のプレートに間
隔をあけるために各プレートは多くの場合中断されるこ
となくプレートに沿って延びる波形の構造を設けられて
いる。このようにして2つの直接隣合うプレート間に流
動媒質が流入側から流出側に貫流することのできる複数
の互いに分離された内部空間が形成される。これらの内
部空間は主に流動媒質により層流を形成するように貫流
され、そのために反応物、例えば窒素酸化物及びアンモ
ニアの触媒分解に不利な流れ分布が生じる。内部空間の
中央を流れる流動媒質は拡散メカニズムだけで内部空間
の触媒活性表面に達し、乱流によりこの表面に達するも
のではない。このため一般に触媒反応に必要な反応物と
内部空間の触媒活性表面との接触が困難になる。
【0006】国際特許出願公表第94/26411号明
細書には、ほぼ線状の隆起部、溝又は類似の構造を有す
る第1のプレートと、付加的に第2のプレートを備えて
いるプレート触媒が記載されている。第1のプレートの
構造は実質的に流動方向に平行に配列されているが、第
2のプレートの構造は流動方向に対し横方向又は角度を
つけられている。このようにして乱流を個々のプレート
間の内部空間内に形成することができる。しかしこの種
の触媒は第2のプレートの構造が流動媒質の流れに大き
な圧力損失を惹起し、従って流動媒質中に含まれる煤及
び灰粒子がその僅かな流速により内部空間の数カ所に容
易に沈積する恐れがあるという欠点を有する。従ってこ
のような触媒は閉塞を起こし易い。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、従来の同じ構造サイズのプレート触媒に比べて高い
触媒活性を有し、圧力損失又は内部空間の沈積物による
閉塞の危険をもたらすような欠点のないプレート触媒を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、それぞれ触媒活性表面を有する第1のプレートと第
2のプレートの積重ねから成る積層体を有するプレート
触媒において、第2のプレートの流入側エッジを第1の
プレートの流入側エッジに比べて流出側に後退させるこ
とにより解決される。
【0009】流入側エッジとはプレート触媒のプレート
の流入側に面したエッジのことである。その際本発明
は、流動媒質が内部空間に侵入する際に乱流が流動媒質
の流れに発生するという考察から出発する。実験ではこ
れらの乱流が内部空間の一様な断面により流れのその後
の経過で急速に弱まり、短い流動区間で消えることを示
している。乱流の生ずる内部空間内の流入帯域又は乱流
帯域は20cm以下である。その後の過程で流動媒質は
内部空間を層流として流れる。このような層流は特に次
の理由からプレート触媒の触媒反応に悪影響を及ぼす。
即ちこの流れ分布の形成により内部空間の表面から最も
離れている流動媒質部分が最も迅速に内部空間を流れ
る、即ちこの部分が当該内部空間に極く僅かしか滞留し
ないからである。従ってとりわけ時間により制御される
拡散メカニズムは流動媒質のこの部分に対しては殆ど作
用しない。これに対して本発明によればプレート触媒内
の第2のプレートの流入側エッジは第1のプレートの流
入側に対して流出側に後退させられており、第2のプレ
ートが第1のプレート間に形成され始めた層流を妨げる
ので、流入帯域内に第2の乱流帯域を生じさせる。この
ような乱流帯域はまさに流動媒質が最も迅速に流れると
ころに生じる。即ちこの第2の乱流帯域は第1の乱流帯
域よりも極めて顕著であり、しかも流動媒質の触媒反応
が最も僅かなところに発生する。更にこの乱流帯域は流
入直後から始まる第1の乱流帯域に比べて流出側に後退
させられている。従って本発明においては従来のプレー
ト触媒よりも多数の乱流が存在することになり、乱流を
形成する流入帯域が全体として延長されることになる。
それにより触媒反応が高められる。
【0010】プレート積層体内の第1と第2のプレート
が、交互に積重ねられると有利である。それによりプレ
ート触媒の流入帯域内に最大数の乱流帯域が得られる。
その際一般に第1のプレートよりも短い第2のプレート
を一種類設けるだけで十分である。もちろん種々に後退
させた複数の第2のプレートを設けることもできる。
【0011】第2のプレートをその流入側エッジの後退
区間だけ第1のプレートより短縮すると有利である。こ
のようにすれば両プレートのエッジは流出側に1つの面
を形成する。それにより1つには触媒を不必要に延長せ
ず、従ってその構造容量を拡大せずに済み、また1つに
は第2のプレートが短縮されている分だけ触媒材料を節
約することができる。その際の触媒活性表面の減少は乱
流の増大による触媒反応の増加により相殺もしくは過補
償される。
【0012】このような触媒の触媒活性の著しい増大を
達成するため、第2のプレートの流入側エッジの後退区
間の長さはそれぞれ触媒の使用条件に適合させられる。
通常の5m/秒〜10m/秒の流速及び通常の2mm〜
8mmのプレート間隔ではこの区間の長さとして3cm
〜10cmを選択すると有利である。
【0013】触媒プレートの製造には、坦体構造とその
上に(有利には両側面に)施された触媒活性被覆層から
成るプレートを積重ねるようにすると価格的に有利であ
る。この坦体構造は触媒活性被覆層を施す前に例えば波
形のような構造を備えている変形可能の金属製網又は別
の金属製網状物であってもよい。金属以外の材料もこの
ような坦体構造に使用することができる。
【0014】SCR法により窒素酸化物を分解するた
め、流動媒質に自由に接触可能なプレートの触媒活性表
面は70〜95重量%までの二酸化チタン(TiO
2)、15重量%までの三酸化タングステン(WO3)
及び/又は三酸化モリブデン(MoO3)及び5重量%
以下の五酸化バナジウム(V2O5)の材料を有すると
有利である。このような触媒はまた脱硝触媒としても優
れている。
【0015】有利にはこのような形状を有する全てのプ
レートは実質的に互いに並列配置されている。特にプレ
ートは流動方向にほぼ並列に経過する隆起部及び/又は
溝部の波形構造を有する。このような形状により極く僅
かな流動抵抗が生じるに過ぎない。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づき以
下に詳述する。
【0017】図1に示すプレート触媒は第1のプレート
1と第2のプレート2が交互して1つのプレート積層体
を形成するために積重ねられている。プレート1,2は
波形構造6により互いに間隔をあけられている。プレー
ト1、2の交互配置により最大数の第2の乱流帯域がプ
レート積層体に得られる。第2のプレート2の流入側エ
ッジ3bは流動方向S内でそれぞれ6cmの区間だけ第
1のプレート1の流入側エッジ3aに対して後退させら
れており、従って第2のプレートは第1のプレート1よ
りもそれぞれ6cm短い。
【0018】図1では最上層の第1のプレート10は最
上層の第2のプレート20を見せるために部分的に破開
して示されている。
【0019】図2では図1に示されているプレート積層
体のII−II線の沿って切断した面が示されている。
プレート1、2は流動方向への変位を阻止するために枠
5内で固定部4により止められていることが示されてい
る。
【0020】図3はプレート触媒のプレート11の層構
造を示すものである。プレート11は両側面に触媒活性
被覆層12、13が施されいる金属製網15から形成さ
れている。これらの触媒活性被覆層12、13は80重
量%の二酸化チタン(TiO2)、それぞれ9重量%の
三酸化タングステン(WO3)及び三酸化モリブデン
(MoO3)及び2重量%の五酸化バナジウム(V2O
5)を含んでいる。このようなプレートを有する触媒は
化石燃料で運転される発電所の廃ガス中の窒素酸化物の
分解に適している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるプレート触媒の斜視図。
【図2】本発明のプレート触媒の図1のII−II線の
切断面図。
【図3】プレート触媒の層構造の概観図。
【符号の説明】
A 後退区間 S 廃ガスの流動方向 1 第1のプレート 2 第のプレート 3a 第1のプレートの流入側エッジ 3b 第2のプレートの流入側エッジ 4 固定部 5 枠 6 波形構造 10 最上層の第1のプレート 11 プレート 12、13 触媒活性被覆層 15 金属製網 20 最上層の第2のプレート

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動媒質が流入側から流出側に貫流可能
    であり、それぞれ触媒活性表面を有している第1のプレ
    ート(1)と第2のプレート(2)の積層体を有するプ
    レート触媒において、第2のプレート(2)の流入側エ
    ッジ(3b)が第1のプレート(1)の流入側エッジ
    (3a)に対して流出側に後退していることを特徴とす
    るプレート触媒。
  2. 【請求項2】 第1と第2のプレート(1、2)が交互
    に積重ねられていることを特徴とする請求項1記載のプ
    レート触媒。
  3. 【請求項3】 第2のプレート(2)が、その流入側エ
    ッジ(3b)の後退区間(A)だけ第1のプレート
    (1)より短いことを特徴とする請求項1又は2記載の
    プレート触媒。
  4. 【請求項4】 第2のプレート(2)の流入側エッジ
    (3b)の後退区間(A)が3〜10cmであることを
    特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のプレ
    ート触媒。
  5. 【請求項5】 プレート(1、2)がそれぞれ坦体構造
    とその上に施されている触媒活性被覆層から形成されて
    いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに
    記載のプレート触媒。
  6. 【請求項6】 坦体構造が金属製坦体構造であることを
    特徴とする請求項5記載のプレート触媒。
  7. 【請求項7】 触媒活性被覆層が70〜95重量%まで
    の二酸化チタン(TiO2)、20重量%までの三酸化
    タングステン(WO3)及び/又は三酸化モリブデン
    (MoO3)及び5重量%以下の五酸化バナジウム(V
    2O5)の材料を含んでいることを特徴とする請求項5
    記載のプレート触媒。
  8. 【請求項8】 第1及び第2のプレート(1、2)が波
    形構造(6)を有していることを特徴とする請求項1乃
    至7のいずれか1つに記載のプレート触媒。
  9. 【請求項9】 第1と第2のプレート(1、2)の複数
    個の波形構造が流入側から流出側へ互いに並列して延び
    ていることを特徴とする請求項8記載のプレート触媒。
JP11105310A 1998-04-14 1999-04-13 プレ―ト触媒 Pending JPH11319582A (ja)

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