JPS5815014B2 - 触媒用ガラス繊維担体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は極めて触媒反応効率の高い触媒体を提供するこ
とができる触媒用ガラス繊維担体に関する。

従来より各種の化学工業において、種々の触媒を用いた
触媒反応によって工業原料および薬品が製造されてきた
。

近年にな９、触媒反応を用いた排煙処理装置（脱硝装置
等）が公害防止の観点から特に注目されている。

従来より、広く用いられてきた触媒としては、元素ある
いは化合物を単独で用いる単体触媒、元素あるいは化合
物を混合した混合触媒、触媒活性を有するまたは有しな
い担体に触媒を保持せしめたもの等がある。

これら触媒体の形状も、触媒反応部の反応方式および構
造によって異なり、種々の形状のものか使用されている
。

現在使用されている連続触媒接触方式の代表的な例とし
ては、充填接触方式（球状、円柱状、円筒状、粉末状等
の形状を有する触媒体をカラム中に充填し、その中に反
応原料を供給通過せしめる方式）、壁接触方式（触媒体
を表面に付着せしめた壁または板状触媒体を多数枚用い
て、その壁の間を反応原料を通過せしめ、壁との面接触
により触媒反応を行う方式）、フィルター接触方式（気
体や液体を通過する事のできる気泡連行性多孔質板状触
媒体またはシート状触媒体、板伏発抱触媒体等を複数枚
重ね合わせて、その一方より反応原料を圧入通過せしめ
る方式）等かある。

化学工業および排煙処理に用いられる触媒体に要求され
る特性は、製造または処理物ないしは製造または処理法
によって異なるか、一般的に要求される重要な特性とし
ては、 （イ）触媒体としての反応効率がよい事。

（触媒の活性が良く、触媒体の表面積が太ききい事。

）（０）触媒体の耐久性が高い事。

（触媒体の強度が高く、耐熱性および耐薬品性が優れて
いる事。

）（ハ）触媒体の取扱い作業性が容易な事。

に）触媒体が安価である事。

等である。

従来より壁接触方式およびフィルター接触方式に広く用
いられてきた触媒体としては、多孔質板状物担体または
ガラスクロス等の繊維シート材料に触媒を付着せしめた
触媒体、触媒と結合剤（稀釈剤を含む）等との混合物を
必要に応じてガラス繊維等の繊維状補強材を混入し、表
面活性になるように壁体の表面に塗着せしめた触媒体等
がある。

これらの従来の触媒体は、担体として多孔質板状物およ
び繊維シート材料を用いているため、平板の表面に触媒
体を単に塗着したものより、触媒反応効率が良くなって
いるか、多孔質板状物の担体を用いた場合、担体として
は内部空孔により表面積を大きくする事ができるが、触
媒を含浸塗着せしめる際に、内部空孔の入口が触媒層に
より目詰りを生じ、効果的に反応する表面積が実質的に
小さくなるため、また、ガラスクロス等の従来の繊維シ
ート材料を補強材兼担体として用いた場合触媒を保持付
着する事のできる窒化数も少なく、表面積も小さいため
に、大きな触媒反応効果が期待できないという問題点を
有する。

本発明者等は、従来技術の有するこのような問題点を解
決すべく鋭意検討した結果、 ガラスクロス特に望ましくは、ガラスロービングクロス
の少なくとも一面をガラスフィラメント伏に起毛せしめ
た嵩密度１〜５０ ｃｒｉｔ／ ｇの嵩高クロスを触媒
担体として用い、この担体に触媒を塗着、保持せしめる
事により、従来の触媒体より３〜５倍の触媒反応効率を
有する事を見い出し本発明に到った。

本発明の触媒用ガラス繊維担体は、ガラス素材からなる
ため耐熱性か高く２００〜５００℃の使用に耐え、触媒
を保持できる空孔部が多数あるため触媒を大量に保持で
き触媒層の表面積を大巾に広くできるために極めて触媒
反応効率の良い触媒体を容易に製造できる。

また、担体を構成するガラス長繊維部か極めて抗張力の
高いものであるため強度の高い触媒体を容易に製造でき
るという特長を有するものである。

また、本発明の触媒用ガラス繊維担体のガラス繊維表面
に触媒を薄くコーティングする事により、極めて通気性
および透液性が良く接触面積の大きな可とう性を有する
触媒体を得る事ができ、フィルター接触方式の触媒体と
して極めて有効であり、反応原料中に含まれる不純物等
による目詰りトラブルが生じにくいという特長を有する
。

さらに、この触媒体は、抗張力が高く屈曲する事か可能
であるため、種々の形態を有する。

例えば円筒状触媒体層を有するような触媒反応槽も作る
事ができるきいう特長をも有する。

本発明の触媒用ガラス繊維担体に用いられるガラス繊維
素材としては、比較的長繊維化しゃすいＥ−ガラス繊維
、Ｃ−ガラス繊維、Ｓ−ガラス繊維、Ａ−ガラス繊維５
シリカガラス繊維、耐アルカリ性ガラス繊維等かある。

これらガラス繊維素材の選定にあたっては、触媒体に要
求される耐熱性、耐薬品性等の特性を考慮して決めれば
良い。

例れば、触媒体の耐熱性か２００〜４００℃のものにつ
いては、Ｅ−ガラス繊維か望ましく、５００℃以上のも
のについてはシリカガラス繊維か望ましい。

本発明の触媒用ガラス繊維担体の起毛手段としては、ニ
ードリング法、引かき法（多数の針でクロス面を引かく
方法）、摩擦法（グラインダー面のようなもので摩擦す
る方法）等があるか、これら手段の中で特に望ましいも
のは、ニードリンク法である。

なぜならばガラスクロスの内部まで針が進入する事によ
り、より突孔率か高くなり、触媒を塗着、保持せしめた
触媒体が針の進入孔に沿って浸透し、接触面積のさらに
広い触媒体を提供できるからである。

また、起毛手段として極めて容易に同品質の担体を調製
できるという製造上の利点をも有するからである。

これらの起毛手段により、ガラスクロスの嵩密度を１
ｃｒｉｌ ／ ｇより小さくなるように起毛した場合、
触媒保持能力が小さくなり、また担体としての表面積が
小さ過ぎるために、触媒を塗着、保持せしめた場合、触
媒体に大巾な触媒反応効果を期待できなくなる。

また、嵩密度を５０ｃｒＩＬＺｇより大きくなるように
起毛すると、ガラスクロス担体の抗張力か低下し過ぎ、
触媒用担体としては実用的でなくなるため、起毛手段に
よる起毛状態は、嵩密度が１〜５０ｆｆｌ／、Ｆになる
ように調製するのが望ましい。

本発明で記載している嵩密度とは１グラムのガラス繊維
担体か占める見かけ体積−の意味で、３００Ｘ３００ｍ
ｍに切断したガラス繊維担体を１０枚重ねにし、無荷重
の状態でその平均高さを測定し、その見かけ体積に）を
算出し、ガラス繊維担体１０枚分の重量（ｇ）で割って
その値を求めたものである。

本発明の触媒用ガラス繊維担体に、各種触媒（酸化触媒
、還元触媒、熱分解触媒、脱水触媒、加水分解触媒、脱
水素触媒、縮合触媒、重合触媒、水利触媒、異性化触媒
、吸着触媒等）を必要に応じて結合剤、稀釈剤等に混合
して、充填または表面コーティングする事により、極め
て触媒反応効率か高く、耐熱性のある高強度の触媒体を
容易に提供する事かできる。

以下実姉例および比較例により、具体的に本発明を説明
するか、本発明は、これに限定されるものではない。

実姉例 １ 人造石油に対する触媒反応効果 第１図は、１平方メートル当り６００グラムの厚さのＥ
−ガラス繊維素材よりなるロービングクロスを片面方向
よりニードリング法により（針打ち込み回数＝１０８回
／Ｃ１１ｔ）により起毛させたガラスロービング束部１
とフィラメント化された部分２から構成される本考案の
例であるガラス繊維担体を断面モデル側面図で示したも
のである。

この触媒用ガラス繊維担体に、平均粒子径７ミクロンの
ニッケル粉４０重量部、平均粒子径７ミクロンの酸化ト
リウム粉７重量部、ホウ酸１０重量部およびポリビニル
アルコール３．０重量部を水４０重量部に添加混合した
スラリー状物をガラス繊維担体に対して２倍の重量含浸
せしめ、１１０℃で２時間乾燥した後５００℃で３時間
焼成し、ポリビニルアルコールとガラス繊維担体に付着
している繊維処理剤をヒートクリーニングすると同時に
結合剤であるホウ酸によりＮｉ粉と酸化トリウム粉をガ
ラス繊維に固着せしめて可とう性を有し、通気性の極め
て優れた触媒体を調製した。

このようにして調製した触媒体３を第２図に示すような
直径３０ｄの円筒状触媒反応槽中４に２００枚重ねて設
置し、上部入口５より３５０℃に加熱されたＨ２とＣＯ
の混合ガス（Ｈ２：Ｃ０＝２＝１体積比）を毎分Ｉｎで
供給した。

その結果、毎分８３グラムの炭化水素油が下部出口６よ
り得られ、下部側管７より反応ガスとしてのメタン、エ
タン、プ０／々ン、ｎ−ブタン等と、微量の未反応のＨ
２とＣＯか得られた。

これに反し、１平方メートル当りの重量か６００グラム
の厚さのロービングクロスを起毛する事なく、ガラス繊
維相体として用い、実姉例１と全く同一条件で調製した
触媒体を、２００枚重ねて実。

捲例１七同−条件で炭化水素化触媒反応を実姉した結果
、下部側管７より毎分２２グラムという少量の炭化水素
油しか得られない事が分かった。

この大きな差は、本願の触媒用ガラス繊維担体が特長と
する表面積が大きい事によるものである。

また、本発明者等は、触媒担体として珪藻上を用い、Ｎ
ｉ−ＴｈＯ２系触媒を珪藻上に含浸せしめた触媒体を用
いて、同様の試験を行なっても毎分４０グラム以上の炭
化水素油を得る事かできない事を確認している。

実姉例 ２ ベンゼンを無水マレイン酸化する酸化触媒反応効果 １平方メートル当り３００グラム重量のガラスロービン
グクロスを両面よりニードリング（両面より同回数く６
０回／ｃｉｔ＞の針を打ち込む）する事により嵩密度２
５ｉ、＃の両面に起毛せしめた嵩高な触媒用ガラス繊維
担体を調製した。

このガラス繊維担体に、１号アルミナセメンｌ−１００
Ｊｉ量部と平均粒子径５ミクロンの■２０５粉末１０重
量部とリン酸アルミニウム５重量部とを水４０重量部に
添加混合したスラリーを含浸せしめ、室温硬化せしめた
後、ＩＮ濃度の塩酸液中に１５分間浸漬し、さらに３０
０℃で１時間加熱し、厚さ１、５ ｍｓのガラス繊維強
化触媒体を調製した。

この触媒体を３００×３００１ｎｒＩｔの正方形に切り
出し、５０枚’Ｇ３０５Ｘ３０５Ｘ３００ｍｍの箱状の
触媒槽中に５ｍｍ間隔に反応原料か交流接触するように
設置し、４５０℃のベンゼンと空気との１：５０体積比
の混合ガスをその間隙を通して毎分１００ｍ°の流量で
通過せしめた結果無水マレイン酸の収率は８４．６％°
と極めて高いものであった。

これに反し、１平方メートル邑りの重量が３００グラム
の厚さのロービングクロスを起毛せしめる事なく担体と
して用い実施例２と全く同一の試験を行なった結果、そ
の収率は約７０％と低いものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実姉例１に用いた本発明の触媒用ガ
ラス繊維担体をモデル断面図で示したものである。 第２図は、実姉例１で使用した触媒反応槽をモデル図で
示したものである。 符号の説明、１・・・・・・ガラスロービング東部、２
・・・・・・フィラメント化された部分、３・・・・・
・触媒体、４・・・・・・円筒状触媒反応槽、５・・・
・・・上部入口、６・・・・・・下部出口、７・・・・
・・下部側管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラスクロスの少なくとも一面を起毛せしめた嵩密
   度が１〜５０ｃｒｌ／９の触媒用ガラス繊維担体。 ２ ガラスクロスがロービングクロスである特許請求の
   範囲第１項記載の触媒用ガラス繊維担体。 ３ 起毛手段かニードリング加工である特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の触媒用ガラス繊維担体。