JPS596182B2 - 高活性脱硝触媒の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、高活性脱硝触媒の製造法に関する。

いわゆる選択的還元排煙脱硝法に用いられる脱硝触媒と
しては、鋼材表面をアルミニウム層でコーティングし、
ついで鋼材とアルミニウムを熱拡散合金化し、さらにア
ルミニウムを浴出して鋼材表面を酸化活性化したものが
知られている（特開昭５２−４４９１号公報参照）。

この触媒は表面が多孔質化していて、かなり高い活性を
示すが、まだ完全なものとはいえない。

したがってより高い活性を得るには、表面積をより大き
くする必要がある。

ところで、鋼材表面にアルミニウム皮膜がコーティング
されたものは、素地鋼材と鋼−アルミニウム合金層との
熱膨張係数が異なるため、冷却に伴って引張り残留応力
が生じ、場合によっては鋼材に亀裂が生じることがある
。

この発明は上記の現象に着目してなされたものであって
、鋼材を腐食液に浸漬して亀裂を深めることにより触媒
の表面積を増大させ、ひいては高活性の触媒を得ること
を目的とするものである。

この発明による触媒製造法は、窒素酸化物をアンモニア
で還元するのに用いる脱硝触媒の製造法であって、鋼材
表面をアルミニウムでコーティングする工程と、鋼材と
アルミニウムを熱拡散合金化する工程と、アルミニウム
を溶出して鋼材表面を多孔質化する工程と、鋼材表面を
酸化活性化する工程からなる触媒製造法において、少な
くとも熱拡散合金化工程の後に高温鋼材を急冷し、つい
で冷却鋼材を腐食液で処理することを特徴とす礼上記に
おいて「少なくとも熱拡散合金化工程の後」とは、［熱
拡散合金化工程の後」または「コーティング工程の後お
よび熱拡散合金化工程の後」の意味である。

熱拡散合金化処理された鋼材は、第１図に示されるよう
に合金層にわずかながら亀裂を有している。

ところで、合金層とその内側の鋼材表地との間には鋼−
アルミニウム固溶領域が存在する。

これはアルミニウムを最大３３重量％まで含むとともに
ある程度の塑性変形能をもつものである。

このため、合金層に生じた亀裂はこのままでは固溶領域
からさらに内部へは進まない。

そして合金層は亀裂を生じることにより、また固溶領域
か塑性変形することにより、それぞれ内部残留応力の一
部を解放する。

しかしなお一部は保持されて亀裂先端部に集中している
。

この発明の方法においては、腐食液への鋼材の浸漬の前
に、熱拡散合金化工程の後に鋼材を急冷して、合金層に
積極的に亀裂を生ぜしめておく。

またコーティング工程の後および熱拡散合金化工程の後
にそれぞれ急冷処理を施こしてもよい。

急冷処理としては高温鋼材を即座に水中に浸漬する方法
が一般的である。

鋼材および鋼−アルミニウム合金層の各熱膨張係数は、
それぞれ１２×１Ｏ−６Ｘ℃および１７Ｘ １０６／’
Ｃであるので、上記急冷処理によって合金層に亀裂が生
じる。

腐食液としては、酸性物質たとえば鉱酸、酸性塩類など
の溶液が用いられ、さらにこれに通常の酸化剤たとえば
Ｈ２Ｏ２，ＫＭｎＯ４，に２Ｃｒ０４などが添加されて
もよい。

硝酸溶液を用いる場合には、たとえば温度約２５％の水
溶液に温度約３０℃にて１時間程度鋼材を浸漬するのが
よい。

濃度が４０係以上の硝酸溶液を用いると鉄が溶液中で不
動態となって腐食されにくくなり、また温度が高すぎて
も不動態が生じやすいので好ましくない。

逆に濃度が低く温度が低い場合には腐食速度が低下する
。

浸漬時間が短いと腐食効果が十分でない。この腐食液へ
の浸漬処理において、アルミニウム表層および鋼−アル
ミニウム合金層は、腐食液に対してかなりの耐性を有す
るので腐食されにくい。

これに対し、内部応力が集中している固溶領域および鋼
材素地では腐食が進みやすい。

そのため、亀裂は、第２図に示されるように合金層から
固溶領域さらには鋼材素地へと深められる。

第１図および第２図において１は鋼材素地、２は合金層
、３は固溶領域、４は亀裂である。

なお、上記硝酸水溶液を用いて鉄およびアルミニウムの
浸漬を行ったところ、腐食量はそれぞれ鉄１３５０ｍ９
／（ｄ・時）およびアルミニウム０．３５〜／（ｉ・時
）であった。

浸漬後、鋼材を腐食液から取出し、常法により乾燥し、
つぎのアルミニウム溶出および酸化工程に導く。

この発明の触媒製造法によれば、少なくとも熱拡散合金
化工程の後に高温鋼材を急冷するので、鋼材の合金層に
多数の大きな亀裂を生せしめることができる。

そしてついで冷却鋼材を腐食液で処理するので、亀裂を
深めることができで、触媒活性部の表面積を大きくしか
つ活性層を厚くすることができる。

こうして高活性の触媒を得ることができ、その結果触媒
の使用量の減少が可能となるとともに脱硝装置の小型化
が達成される。

また冷却期間の短縮が可能となり、作業性の点でも有利
となる。

実施例 ５ＵＳ３０４製鋼材（２０ｍｍＸ ２５ｍｍＸ ５ｍｍ
）を７００℃の溶融アルミニウム浴に５分間浸漬して
アルミニウムをコーティングした。

ついで、これを浴から取出した後、電気炉内にて８００
℃で１時間加熱してアルミニウムと鋼の固相間拡散合金
化を行った。

つぎに鋼材を水冷し、さらに２５係硝酸水溶液に３０℃
にて１時間浸漬した。

つぎに鋼材をアルカリ水溶液に浸漬してアルミニウムを
溶出させて鋼材表層を多孔質化し、最後に多孔質層を酸
化活性化した。

こうして得られた脱硝触媒について脱硝率を求めた。

なお、脱硝率の測定において、測定用模疑排ガスとして
下記成分のものを用いた。

ＮＨ３５００（容量ｐｐｍ） ＳＯ２２５０（ｔｔ ） ＮＯ’５００（ｕ ） ０２ ６（容量％） Ｈ２Ｏ１０（／ｌ ） Ｎ２ 残部 またガス流量は１．０１１／分、反応温度は３５０℃で
あった。

この結果、得られた触媒は平均６６．４係の脱硝率を示
した。

なお、従来の方法で得られた触媒の脱硝率は平均６２．
９％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は腐食浴への浸漬前の鋼材の断面図、第２図は浸
漬後の鋼材の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒素酸化物をアンモニアで還元するのに用いる脱硝
   触媒の製造法であって、鋼材表面をアルミニウムでコー
   ティングする工程と、鋼材とアルミニウムを熱拡散合金
   化する工程と、アルミニウムを溶出して鋼材表面を多孔
   質化する工程と、鋼材表面を酸化活性化する工程からな
   る触媒製造法において、少なくとも熱拡散合金化工程の
   後に高温鋼材を急冷し、ついで冷却鋼材を腐食液で処理
   することを特徴とする高活性脱硝触媒の製造法。 ２ コーティング工程の後および熱拡散合金化工程の後
   にそれぞれ急冷処理を施こす特許請求の範囲第１項記載
   の方法。