JPS5973053A - 触媒担体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃焼排ガス中の未燃焼成分や不完全燃焼成分
を残存する酸素を用いて、ＣＯ２とＨ２Ｏに転化する完
全酸化反応に代表される高温で高速反応に用いる触媒の
担体に関する。

従来例の構成とその問題点 石油や石炭等の化石資源より成る液体もしくげ気体の燃
焼の際に生ずる燃焼排ガス中には、少なからずの未燃焼
成分や不完全燃焼成分としてのＣＯやＨＣ，又は燃料中
のＳや大気中のＮが酸化して生成さハ、るＳＯ２やＮｏ
、などが含’′？ｆ′ｒ１．テオリ、コｔＬう（７）成
分はいずれも人体に有害な成分である。こわらの有害成
分を除去するには、触媒の存在下で排ガス中の残存酸素
や排気系外より補給される酸素を用いて、効率よく完全
酸化せしめることにより、無害なＣＯ３やｌ’（２０に
転化したり、排ガス中の残存ＨＣやＣＯと、もしくは排
気系外から補給されるＮＨ１３などの還元剤を用いてＮ
ｏπを還元分Ｍｌ−で無害化することが行なわれている
。このとき用いる触媒は通常アルミナやシリカを主成分
とする粒状やパレット状の担体に触媒の主成分となる白
金やパラジウムなどの貴金属を分散担持させたものや、
主として第■属元素から成る酸化物を含浸担持した触媒
が用いられている。し〃・しながら％′に排ガス系に触
媒層を配設する場合には、この触媒層の通気抵抗が高く
、燃焼系の機能そのものに影響を及ぼすことが多い。こ
の点を改善するものとしていわゆるハニカム状と言われ
る一体構造（モノリス）をした担体が提案さハ、こｎｙ
ｃ多（の改善が加えら檜だ結果、今日ではその゛基材を
コーディエライト等の高温焼結セラミックで作り１、構
成す、るセルの大きさと、セルとセルの隔壁の厚さを著
しく小さく且つ薄くすることによって実質的な通気抵抗
を極めて低くすると共に、反応ガス流の沿壁接触長を長
くすることによって接触効率を上げ、且つ表面積も犬き
ぐしてこの種の燃焼排ガスの浄化用触媒担体構造として
大変好ましい形状が得られている。

しかしこのモノリス型担体がら成る触媒は、飽くまでも
高温焼結成形セラミックを基材としているため、ユニッ
トセル間の隔壁の厚さと、セルの大きさには限界があっ
て、より接触効率を上げるには担体の反応ガス流方向の
長さを長くとることでしか解決されず、その結果１反応
性と通気抵抗の２律背反によって特性が決められる。又
通常の小型の石油バーナなどの排気系に用いるに当って
は、コーディエライト等の高温焼結セラミックの構造体
では、その熱容量が太きく、バーナへの熱輻射等による
、燃焼特性への影響も太きくなるなどの問題がある。

発明の目的 本発明は、無機質クロスを基材としてモノリス構造の担
体を形成することにより、壁面となるクロスの織９目を
通じて反応ガスとの接触を行わせることにより、より通
気抵抗が低く、反応性に富んだ触媒担体を提供すること
を目的とするものである。

発明の構成 本発明は無機質繊維から成る比較的織り目の大きいクロ
スを基材とし、これにアルミナ等の担体材を担持させる
と共に、これを波形と平形に成形し、これらの波形の担
体クロスと平形の担体クロスを交互に巻回もしくは積層
し、且つこれらを互に無機質のバインダで接合して、−
個のモノリス状担体な形成するものである〇 実施例の説明 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

実施例１゜ 巾４０備のからみ織りで織られ、酸処理によってシリカ
純度を９６％以上に高めたシリカクロステープを、シリ
カゾル５％の水溶液に浸漬し、１２０　’ｃで１時間乾
燥後、ベーマイトアルミナゲル１ｏ部をイオン交換水１
００部に攪拌分散して得たアルミナゾルに浸漬する。こ
のアルミナゾルな含浸したテープを、あらかじめ作成さ
れた波形治具面に沿わせて押し込み、治具と共に乾燥炉
に入ｎ、１１１０’ｃで２〜５時間乾燥したのち、治具
からテープを取り外し、波形に成形さｆした第１図の符
号（υに示すテープを作成する。この波形テープ（１）
を更に大気雰囲気中で（成る可ぐは新気交換して）５０
０ｔｌ：から８００℃の温度で２〜５時間焼成する。こ
の状態でテープ（１）の表面には８〜１５ｗｔ％のγア
ルミナがシリカクロステープに担持されたものが得らｎ
る。一方向様にアルミナゾルな含浸した別のテープを平
板治具の上に静蒐し、乾燥炉で１１４０’ｃで２〜５時
間乾燥したのち、テープのみを焼成炉に入れ、大気雰囲
気中で５００℃から８００’ｃの温度で２〜５時間焼成
して、平形テープ（２）を作成する。こ九らのテープ（
１）と（２）をアルミナゾル浸漬槽から取り出し、そ几
ぞれ波形もしくは平形治具にセットするに当り、テープ
素材の織り目がアルミナツルで目づまり状態にならない
ようにエアーで吹き付け、アルミナゾルの含浸量を調節
してテープ（１）とテープ（２）を共に焼成後もそれぞ
ハ織り目を維持することができるＯ 次にこれらの波形テープ（１）と平形チー　プ（２）を
そｉぞれ１枚ずつ重ね、波形テープ（１）の山の部分と
平形テープ（２＋の接合部に、アルミナセメントもしく
は少量の水ガラス混合物から成るバインダを薄く塗布す
る。この接合部をドライヤ等の熱風で一部乾燥して波形
テープ（１）と平形テープ（２＋を重ね合わせた状態で
、端部より任意の直径になる壕で巻回Ｉ−で、第１図に
示すようなロールを形成し、外周部は平形テープのみを
数回重ねて巻き込み、その終端部にアルミナセメントな
どの無機質パインダを塗布し、円筒状の治具に納めて、
乾燥炉に入れ、バインダを固化したのち、焼成炉にて７
００〜８００’ｃで２〜５時間焼成してロール状クロス
モノリス担体を調製する。

実施例２゜ 実施例１と同様の処理によって作製された広巾のシリカ
クロスを実施例１と同様の処理をして、第２図に示す波
形のクロス０ηと平形のり白スリを別々に作製し、これ
らを一定寸法に切断したものを図に示すように交互に重
ね合わせ、波形クロスα℃と平形クロス曽の接触部にア
ルミナセメントなどの無機質バインダを塗布して、任意
段数重ね合せ、最下部と最上部は平形クロスとし、これ
を乾燥焼成を実施例１と同じ条件で処理して図に示す層
状方形のクロスモノリス担体な調製する。

実験では、実施例１及び２で共に基材となるシリカクロ
スはからみ織りで、投影開口率が５〜６０％の範囲で、
いく種類かを選択して波形と平形をそれぞれ組合せて作
製した。又波形の形状も、山のピッチを３〜１０−山の
高さを５〜１０咽の範囲で幾種類かを選択して作製した
。

発明の効果 本発明による触媒担体の効果を調べるために、実施例１
で作らｆ′した巻回形クロスモノリス担体の波形状に関
して２種類と、壁面投影開口率についてう種類から成る
組合せ形状７種類を選び、それぞｎを浸漬、乾燥、活性
化を同一条件で行なって触媒調製をしたものについて１
反応特性と圧損を測定した。一方比較サンプルとして従
来からのモノリス触媒（方形セルタイプ）で、開口断面
が上記実施例のサンプルと類似したものを選び、且つ上
述と同じ量と処理により触媒を担持したものを用いた。

別表にその結果を捷とめて示す。反応はいずれも乾燥ガ
スを用い、空気バランスから成る反応ガスによるもので
１反応ガヌ温度を上昇させて、その潜熱による触媒層加
熱を行なった。この表からも反応開始温度が共に本発明
によるものの方が低温度であることは、素材がシリカク
ロスでありその熱容量が小さいことを物語っている。一
方、形状因子との関係においては、基材のシリカクロス
の織目の大きさ、表においてはクロスモノリヌを構成す
る壁面開口率に大きく依存していることが特徴的であり
、且つ当然のこととして、波形状の細かいもの、即ち表
においては波形状のピッチと山の高さが共に小さいもの
が、同一白金担持量にかかわらず効果が太きい。ただ触
媒層としての通気抵抗についていえば、これら反応面で
の効果は逆であるが、この場合も壁面開口率、即ち基材
シリカクロスの網目の大きさを太きくすることによって
実質的な通気抵抗を小さくすることができる０この反応
と圧損の相反する条件をこれまでの高温焼結セラミック
を基材とするモノリス触媒では、調整することは困難で
、意図的に行なうには壁厚（リブ厚）を薄くすることに
よってのみ可能であり、これには機械加工上の限界があ
るため、実際には調整が困難であった。

本発明によ清、ば、この反応特性と圧損とを調整し得る
要素として波形状に壁面の開口率が加えらハ、反応装置
にとって最適な設計をなし得るという大きな特徴がある
。更に壁面開口率、即ち、基材シリカクロスの網目の大
きさが反応に及ぼす影響は、特に反応処理量、表におい
ては９８係ＣＯ転化し得る最大の空間速度値によって表
現されているように、同一の波形状、即ちモノリス構造
の幾何学形状が同一であるにもかかわらず、反応量は顕
著に変化しており、更に先の圧損については、逆に変化
している。即ち、圧損が小さくなるにもかかわらず、反
応量が増加するという全く新しい効果を生み出している
。このことは、従来の焼結セラミック型のモノリスがモ
ノリスセル内の壁面に沿う沿面接触により反応している
ことｉ／ｃ対して、本発明のクロヌモノリヌでは、壁面
に対して沿面と対面貫流接触が加味され、実質的な接触
面積が増大したことを意味するものと思わする。

上述の実施例については、シリカクロスを基材とする内
容のものについてＵ　ＢＪＩ　したけｊども、他の無機
質繊維であっても実質的に布面に開口があればよく、又
担持物質としては、アルミナのほか、チタニア、ジルコ
ニア、トリア、シリカ等のいわゆる無機担体材であｎ、
は上述と同様の効果が得られる。父、形状因−子として
の壁面開口率（実際には基Ａ２クロスの投影間「コ率）
は１０〜６０％、　　波形状のピッチとしては３〜１０
＋＋＋ｍ、　　山の高さとしては５〜１０ｒＭｌの範囲
にあることが好ましいが、反応の種類に応じてこの範囲
を超えるものであっても、それ相応の効果が得らノする
。

又ト述の実施例では、波形と平形の糾合せについて述べ
たが、波形が山形や矩形であっても、又その他の形状で
あってもよく、又、最終形状として巻回及び立方形につ
いて述ベプζが、楕円形状その他の形状であっても本発
明の効果を損うものではない。

（以下余白）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の一部を分解して示す斜視図
、第２図は同様に一部を分瘉して示す本発明の他の実施
例の斜視図である。 （ＩＪ、（１１）・・・波形シリカクロス、　　（２１
，ａ２・−・平形シリカクロス。 代理人の氏名　弁理士　吉崎悦治 Ｐ、１　　図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、無機質繊維の織布を基材とし、これに担体な担持さ
   せて波形と平形に成形し、該波形と平形に成形した２種
   類の担体織布を交互に巻回もしくは積層して成る触媒担
   体。 ２、無機質繊維の織布がシリカクロスより成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の触媒担体。 ）、基材の無機質繊維の織布の経糸と緯糸から成る投影
   開口率が１０〜５０係の範囲にあることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の触媒担体。