KR100256213B1 - 촉매 구조체와 피처리가스 정화장치 - Google Patents

촉매 구조체와 피처리가스 정화장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100256213B1
KR100256213B1 KR1019960703028A KR19960703028A KR100256213B1 KR 100256213 B1 KR100256213 B1 KR 100256213B1 KR 1019960703028 A KR1019960703028 A KR 1019960703028A KR 19960703028 A KR19960703028 A KR 19960703028A KR 100256213 B1 KR100256213 B1 KR 100256213B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
plate
shaped catalyst
shaped
protrusions
Prior art date
Application number
KR1019960703028A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960706369A (ko
Inventor
야스요시 가토
도미히사 이시카와
요시노리 나가이
이사토 모리타
마사토 무카이
아키히로 야마다
다카시 미치모토
마사하루 모리이
히로시 구로다
Original Assignee
가노 다다마사
바부콕쿠 히타치 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27518783&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR100256213(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 가노 다다마사, 바부콕쿠 히타치 가부시키가이샤 filed Critical 가노 다다마사
Publication of KR960706369A publication Critical patent/KR960706369A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100256213B1 publication Critical patent/KR100256213B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F01N3/2821—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates the support being provided with means to enhance the mixing process inside the converter, e.g. sheets, plates or foils with protrusions or projections to create turbulence
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8631—Processes characterised by a specific device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
    • B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
    • F01N3/2807—Metal other than sintered metal
    • F01N3/281—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates
    • F01N3/2814—Metallic honeycomb monoliths made of stacked or rolled sheets, foils or plates all sheets, plates or foils being corrugated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2330/00—Structure of catalyst support or particle filter
    • F01N2330/30—Honeycomb supports characterised by their structural details
    • F01N2330/42—Honeycomb supports characterised by their structural details made of three or more different sheets, foils or plates stacked one on the other

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

표면에 촉매 활성성분을 도포한 촉매 엘리멘트(1)의 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)에 대해서 돌기부(2)가 45도의 각도로 기울기를 가지도록 절단하고, 촉매틀 내에 촉매 엘리멘트(1)를 표리반전시켜서 번갈아 복수매 적층하여 촉매 구조체를 얻고, 이것을 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 가스흐름(6)에 대해서 0을 넘고 90도 이하의 각도를 이루도록 피처리가스 유로를 형성한다.
예를 들면, 탈질촉매를 도포한 촉매 엘리멘트(1)로 이루어지는 촉매 구조체를 배기가스 유로에 배치하면, 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 둑으로서 작용하고, 돌기부(2)의 후류측에 난류가 발생하며, 암모니아나 배기가스 중의 N0x가 촉매와 접촉하기 쉬워진다. 또한 가스흐름(6)이 흩뜨러지므로써 촉매표면의 경계막을 얇게하는 기능이 있으며, 그에 따라서 암모니아나 NOx의 확산이 용이하게 되고, 촉매할성이 대폭으로 향상한다. 이렇게 해서 가스흐름의 압력손실을 그다지 저하시키지 않고, 촉매성능을 효과적으로 발휘할 수 있다.

Description

촉매 구조체와 피처리가스 정화장치
발전소, 각종 공장, 자동차 등으로 부터 배출되는 배연 중의 NOx는, 광화학 스모그나 산성비의 원인물질이며, 그 효과적인 제거방법으로서, NH3를 환원제로 하여 선택적 접촉환원을 행하는 배연탈질(排煙脫窒)법이 화력발전소를 중심으로 폭넓게 이용되고 있다. 촉매로는, 바나듐(V), 몰리브덴(Mo) 혹은 텅스텐(W)을 활성성분으로 한 산화티탄(TiO2)계 촉매가 사용되고 있고, 특히 활성성분의 하나로서 바나듐(V)를 함유하는 것은 활성이 높을 뿐아니라, 배기가스 중에 함유되어 있는 불순물에 의한 열화가 작은 것, 보다 저온에서 사용할 수 있는 것 등으로 부터, 현재의 탈질촉매의 주류가 되고 있다 (일본국 특개소 50-128681 호 등).
촉매는 통상 벌집형상, 판형상으로 성형되어 이용되며, 각종 제조법이 개발되어 왔다. 그 중에서도 금속 얇은판을 메탈라스가공 후에 알루미늄용사를 실시한 망형상물이나 세라믹 섬유제 직포 또는 부직포를 기판에 이용하고, 이에 상기 촉매성분을 도포·압착하여 얻어진 평판형상 촉매가 알려져 있다. 이 평판형상 촉매는 제 2 도에 나타낸 바와 같이 단면파형의 띠형상 돌기로 이루어지는 돌기부(2)와 평탄부(3)를 번갈아 설치한 것(이하, 이 단면파형의 돌기부(2)와 평탄부(3)를 번갈아 복수 설치한 하나의 판형상의 촉매를 촉매 엘리멘트라고 한다)(1)에 가공한 후, 이 촉매 엘리멘트(1)를 제 43 도에 나타낸 바와 같이, 돌기부(2)의 길이 방향을 동일방향으로 하여 복수매 적층하고, 촉매틀(4)내에 조립한 촉매 구조체(8)(일본국 특개소 54-79188호, 일본국 특원소 63-324676 호등)은, 압력손실이 적고, 매진이나 석탄의 연소재로 폐색되기 어려운 등의 우수한 특징이 있어, 현재 화력발전용 보일러 배기가스의 탈질장치에 다수 이용되고 있다.
한편, 근래 여름철에 있어서의 전력수요의 피크에 대응하기 위해, 가스 터빈이나 그것과 폐열회수 보일러를 조합시킨 발전설비의 건설부가 증가하고 있다. 상기 발전설비는 도시 근교에 건설되는 경우가 많고, 그에 이용하는 배기가스 처리장치는, 입지 면적이나 공해방지의 관점에서 고효율이면서 콤팩트인 것이 필요하다. 이러한 사정에 의해 제 44 도에 나타낸 바와 같이 제 2 도의 하나의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)와 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 능선이 번갈아 직교하도록 적층하여 촉매 구조체(8)로 하고, 이 촉매 구조체(8)의 서로 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 한쪽의 돌기부(2)를 가스흐름(6)에 대해서 병행하는 방향으로 배치하여, 효율좋게 배기가스 중의 NOx를 저감하는 방법이 제안되고 있다 (일본국 특개소 55-152552호).
또, 제 46 도에 나타낸 바와 같이 금망 또는 금속판으로 부터 평탄부가 없는 연속한 단면파형의 돌기부(10)를 가지는 파형판(9)을 형성하고, 그것을 제 47 도에 나타낸 바와 같이 표리를 거꾸로 하여 번갈아 적층한 것을 담체로 하고, 그것에 촉매성분을 담지시킨 촉매 구조체(11)의 제안이 있다(일본국 실공소 52-6673 호).
제 43 도에 나타낸 촉매 구조체(8)는, 고효율·콤팩트한 장치를 달성하는 데에 있어서, 이하에 나타내는 점에서 더 한층의 개선이 필요하게 되었다. 즉, 가스흐름(6)방향으로 평행하게 돌기부(2)를 형성한 촉매 엘리멘트(1)로 형성되는 가스유로의 일부를 제 48 도에 나타내는데, 이 타입의 촉매 구조체는 매우 압력손실이 적기 때문에, 운전시의 소요동력이 작아도 되는 장점을 가지고 있다.
그러나, 이 촉매 구조체는 가스유로 내에서의 가스의 흩뜨러짐이 적고, 반응가스 성분의 물질이동이 작아진다. 즉, 전체로서의 반응속도(총괄반응속도)가 작아지며, 촉매차제의 활성을 충분히 발휘할 수 없다는 결점이 있다.
또, 제 43 도에 나타낸 바와 같이 가스흐름(6) 방향에 평행해지도록 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)를 형성하면, 돌기부(2)의 형성된 방향(길이방향)에 대한 강성은 매우 커지는데, 그것과 직교하는 방향에는 강성이 작아지므로 가스유로폭에 약간의 차이를 발생하고 있었다.
또, 제 44 도에 나타낸 촉매 구조체(8)를 이용하여, 이것을 평탄부(3)를 통하여 서로 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 한쪽의 돌기부(2)를 가스흐름(6)에 대해서 직교하도록 배치한 경우는, 상기 돌기부(2)에 의한 난류효과에 의해, 촉매반응하는 가스의 물질이동은 촉진되지만, 상기 돌기부(2)가 가스흐름(6)에 대해서 둑의 작용을 하므로, 압력손실이 커진다는 문제점이 있었다.
또, 제 44 도에 나타낸 촉매 구조체(8)에서는 통풍손실과 성능을 변화시키는 자유도가 작은 것도 문제점으로서 지적되고 있다. 즉 동일형상의 촉매 엘리멘트(1)를 번갈아 적층하여 촉매 구조체(8)를 형성하므로, 돌기부(2)의 피치(인접하는 돌기부(2)사이의 폭)를 변경해도 개구율은 변화하지 않기 때문에 통풍손실은 그다지 저하하지 않는 데다가, 촉매 엘리멘트(1)의 길이는 촉매 구조체(8)의 정면폭과 동일치수로 고정되어, 자유롭게 변경하기 어렵다. 물론, 형상이 다른 즉, 돌기부(2)의 피치가 다른 촉매 엘리멘트(1)를 2종류 준비하고, 이것들을 번갈아 이용하여 촉매 엘리멘트(1)의 길이를 변화시키는 것도 가능한데, 제조공정이 번잡해져서 제조비의 증대를 초래하게 된다.
또, 제 44 도에 나타낸 촉매 구조체(8)는, 촉매의 반응속도와 압력손실에 큰 영향을 주는 돌기부(2)의 상기 피치의 폭의 중요한 인자가 된다. 이 피치는 등간격으로 설치되어 있는데, 가스흐름(6)의 출구측의 끝단부로부터 첫 번째의 돌기부(2)까지의 거리는 특별히 정해져 있지 않다. 이와같이, 제 44 도에 나타낸 촉매구조체(8)를 이용하는 경우에는, 일정 피치로 연속하여 형성된 촉매 엘리멘트(1)를 단위길이로 절단하여 사용하고 있으므로, 촉매 반응에 필요로 하는 촉매량이 많아지면, 즉 촉매 엘리멘트(1)의 길이가 변화하면, 경우에 따라서는 촉매 구조체(8)의 끝단부로부터 첫 번째의 돌기부(2)까지의 거리가 커지고, 평탄부(3)의 굴곡에 의해 균일한 유로를 형성하는 것이 어려우며, 제 45 도에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트(1)의 끝단부가 휘어 가스유로를 막아버려서, 통풍저항의 증가와 가스흐름(6)의 불균형에 의한 성능의 저하를 일으킨다는 문제가 있었다.
또한, 제 47 도에 나타낸 촉매 구조체(11)를 이용하는 경우도 각 파형판 촉매 엘리멘트(9)는 제 2 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)와 같은 평탄부(3)가 없으므로, 그 돌기부(10)의 요철깊이를 상기 제 43 도, 제 44 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 요철깊이와 거의 같게 하면, 서로 인접하는 파형판 엘리멘트(9)의 돌기부(10)끼리의 능선이 맞닿는 개소의 수가 매우 많아지며, 직방체 형상의 촉매 구조체(11)의 적층단면방향으로 부터 가스흐름(6)을 도입하는 경우에, 이 돌기부(10) 다수의 능선의 맞닿는 부분이 가스흐름(6)의 통풍저항이 되어 압력손실이 커진다는 문제점이 있다.
본 발명의 과제는 상기 종래기술이 가지는 문제점을 없애고, 피처리가스 흐름의 유로 내에서의 가스의 흩뜨러짐을 크게 하여 경계막의 생성을 저감시켜서, 촉매작용을 더욱 고성능화할 수있는 촉매 구조체를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 과제는 내부에 유입하는 피처리가스의 통풍압력손실을 크게하지 않고, 게다가 피처리가스의 촉매표면으로의 확산을 좋게하여 촉매의 성능을 높인 촉매 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 상기 종래기술이 가지는 문제점을 없애고, 통풍압력손실을 작게하고, 또 통풍압력손실을 자유롭게 변화시킬 수 있는 촉매구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는 상기 종래기술이 가지는 문제점을 없애고, 피처리 가스흐름에 큰 압력손실을 발생시키지 않고, 게다가 피처리 가스흐름의 유속분포를 더욱 균일하게 하여 촉매성능을 높인 촉매 구조체를 이용한 배기가스정화를 하는 데에 있다.
이 발명은 피처리가스 정화용 촉매 구조체, 특히 배기가스 중의 질소산화물(이하, NOx라 한다)을 효율좋게 암모니아(NH3)로 환원하기 위한 판형상촉매를 이용한 촉매 구조체와 그 촉매 구조체를 이용하는 피처리가스 처리에 관한 것이다.
제1도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체의 일부사시도이다.
제2도는, 본 발명의 촉매 엘리멘트의 일실시예의 사시도이다.
제3도는, 본 발명에서 이용하는 촉매 엘리멘트의 돌기부의 단면형상의 예를 나타낸 도면이다.
제4도는, 본 발명의 일실시예에서 이용한 촉매 엘리멘트의 치수를 나타낸 도면이다.
제5도는, 본 발명의 일실시예에서 이용한 촉매 엘리멘트의 사시도이다.
제6도는, 본 발명의 일실시예에서 이용한 촉매 엘리멘트의 적층형식을 설명하는 도면이다.
제7도는, 본 발명의 효과를 나타낸 촉매 구조체 내의 가스흐름을 나타낸 모식도이다.
제8도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체의 일부사시도이다.
제9도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체의 일부사시도이다.
제10도는, 비교예 1의 탈질성능을 1.0으로 했을 때의 본 발명의 실시예 1,4,5의 탈질성능비율을 나타낸 도면이다.
제11도는, 비교예 1의 압력손실을 1.0으로 했을 때의 본 발명의 실시예 1, 4, 5의 압력손실비율을 나타낸 도면이다.
제12도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체를, 배기가스 유로에 2개 순서대로 배치한 배기가스 정화장치의 도면이다.
제13도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체를 압력손실이 작은 탈질장치의 전류측의 배기가스유로에 배치한 배기가스 정화장치의 도면이다.
제14도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체를 가스유로에 배치한 도면이다.
제15도는, 본 발명의 일실시예의 촉매 구조체를 가스유로에 배치한 도면이다.
제16도는, 본 발명의 실시예 8의 촉매 구조체 내의 흐름을 나타낸 측면도이다.
제17도는, 본 발명의 실시예 9의 촉매 구조체 내의 흐름을 나타낸 측면도이다.
제18도는, 본 발명의 실시예 10의 촉매 구조체 내의 흐름을 나타낸 측면도이다.
제19도는, 본 발명의 실시예 11의 촉매 구조체 내의 흐름을 나타낸 측면도이다.
제20도는, 본 발명의 실시예 12의 촉매 구조체 내의 흐름을 나타낸 사시도이다.
제21도는, 본 발명의 실시예 14, 15의 촉매 구조체를 나타낸 도면이다.
제22도는, 본 발명의 실시예 14, 15에 이용하는 촉매 엘리멘트의 구조를 나타낸 도면이다.
제23도는, 다른 돌기부 높이를 가지는 촉매 엘리멘트로 구성되는 촉매 구조체의 특성을 나타낸 도면이다.
제24도는, 본 발명의 실시예 14와 비교예 7, 8의 촉매 구조체의 촉매성능의 유속특성을 나타낸 도면이다.
제25도는, 본 발명의 실시예 14와 비교예 7, 8의 촉매 구조체의 촉매압력손실 유속특성을 나타낸 도면이다.
제26도는, 본 발명의 실시예 16에서 이용한 촉매 엘리멘트의 사시도이다.
제27도는, 본 발명의 실시예 16에서 이용한 촉매 구조체의 도면이다.
제28도는, 본 발명의 실시예 16에서 이용하는 촉매엘리멘트의 돌기부의 단면형상의 예를 나타낸 도면이다.
제29도는, 본 발명의 실시예 16에서 이용하는 촉매 엘리멘트의 돌기부 형상을 나타낸 도면이다.
제30도는 본 발명의 실시예 16에서 이용하는 촉매 구조체 내에서의 가스흐름의 상태를 나타낸 도면이다.
제31도는, 본 발명의 실시예 17-1~18-3에서 이용한 촉매 엘리멘트의 측면도이다.
제32도는, 본 발명의 실시예 17-1~18-3등에서 이용한 촉매 엘리멘트의 측면도이다.
제33도는, 본 발명의 실시예 17-1, 18-1과 종래기술의 촉매활성을 비교한 도면이다.
제34도는, 본 발명의 실시예 17-2, 18-2와 종래기술의 촉매활성을 비교한 도면이다.
제35도는, 본 발명의 실시예 17-3, 18-3과 종래기술의 촉매활성을 비교한 도면이다.
제36도는, 촉매 엘리멘트의 돌기부간 피치와 압력손실의 관계를 나타낸 그래프이다.
제37도는, 촉매 엘리멘트의 돌기부간 피치와 압력손실의 관계를 나타낸 그래프이다.
제38도는, 촉매 엘리멘트의 돌기부간 피치와 압력손실의 관계를 나타낸 그래프이다.
제39도는, 본 발명의 실시예 1과 실시예 8과 비교예 2의 촉매 구조체와 제47도에 나타낸 촉매 구조체(11)를 이용하는 경우의 총괄 반응 속도정수와 가스유속의 관계를 나타낸 도면이다.
제40도는, 본 발명의 실시예 1과 실시예 8과 비교예 2의 촉매 구조체와 제47도에 나타낸 촉매 구조체(11)를 이용하는 경우의 압력손실과 가스유속의 관계를 나타낸 도면이다.
제41도는, 본 발명의 실시예 1과 실시예 8과 비교예 2의 촉매 구조체와 제47도에 나타낸 촉매 구조체(11)를 이용하는 경우의 동일 탈질 성능베이스에서의 압력손실을 비교한 데이터를 나타낸 도면이다.
제42도는, 본 발명의 압력손실이 작은 탈질촉매장치를 2개 가스유로중에 나란히 배치한 배기가스 정화장치를 나타낸 도면이다.
제43도는, 종래기술의 일례의 촉매 구조체의 측면사시도이다.
제44도는, 종래기술의 일례의 촉매 구조체의 사시도이다.
제45도는, 제44도의 촉매 구조체의 문제점을 설명하는 도면이다.
제46도는, 종래기술의 일례의 촉매 엘리멘트의 평면도이다.
제47도는, 제46도의 촉매 엘리멘트를 적층하여 얻어지는 촉매 구조체의 사시도이다.
제48도는, 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 촉매 구조체의 일부 단면사시도이다.
제49도는, 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 촉매 구조체의 일부 단면사시도이다.
제50도는, 종래기술의 촉매 엘리멘트의 적층형식을 설명하는 도면이다.
제51도는 제50도의 촉매 엘리멘트의 적층형식으로 이루어지는 촉매 구조체 내의 가스흐름을 나타낸 모식도이다.
[발명의 개시]
일반적으로, 관내를 흐르는 가스흐름과 관벽에 담지된 촉매와의 사이에서 이루어지는 반응은, 다음식으로 표시된다.
1 / K = 1 / Kr + 1 / Kf
여기서, K는 촉매총괄 반응속도정수, Kr은 단위 표면적당의 반응속도 정수, Kf는 가스의 경계막 물질이동 속도정수(가스가 촉매표면으로 확산되기 쉬움에 관계한다)이다.
따라서, 가스의 경계막 물질이동 속도정수 Kf를 크게하므로써 촉매의 성능이 높아진다.
본 발명은, 촉매 구조체 중에 유입하는 피처리가스의 압력손실을 크게 하지 않고, 어떻게 피처리가스의 촉매표면으로의 확산을 좋게 하여 촉매의 성능을 높일까 하는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명을 이해하기 쉽게 하기 위해, 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이들의 도면은 본 발명의 이해를 위한 것이며, 본 발명은, 이들의 도면에 한정되는 것이 아니다.
우선, 본 발명의 촉매 엘리멘트의 돌기부를 가스흐름에 대해서 0을 넘고 90도 미만으로 경사시켜서 배치하는 구조를 구비한 촉매 구조체에 대해서 설명한다.
먼저 상기 경사돌기부를 구비한 촉매 구조체를 구성하는 촉매 엘리멘트의 적층형식에 관하여 설명한다.
본 발명의 촉매 엘리멘트의 돌기부를 가스흐름에 대해서 0을 넘고 90도 미만으로 경사시켜서 배치하는 구조를 구비한 촉매 구조체는, 제 6 도(a)~제 6 도(d) 등에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트의 적층형식에 의해 구성할 수가 있다. 제 6 도(a)는 직사각형 평면판의 소정의 측둘레(1a)에 대해서 0°〈θ〈90의 소정의 각도 θ로 서로 평행한 돌기부(2)를 평탄부(3)의 사이에 소정피치로 복수 설치한 직사각형체로 이루어지는 촉매 엘리멘트(1)를 번갈아 표리를 거꾸로하여 적층한 경우, 또, 제 6 도(b)는 직사각형 평면판의 소정의 측둘레(1a)에 대해서 0°〈θ〈90의 소정의 각도 θ로 서로 평행한 돌기부(2)를 평탄부(3)의 사이에 소정피치로 복수 설치한 직사각형체로 이루어지는 촉매 엘리멘트(1)와 직사각형 평면판의 소정의 측둘레(1a)에 대해서 평행한 방향으로 배치되는 돌기부(2')를 평탄부(3')의 사이에 소정피치로 복수 설치한 직사각형체의 촉매 엘리멘트(1')를 번갈아 적층한 경우(제 6 도(b)에서는 촉매 엘리멘트(1')를 촉매 엘리멘트(1)의 하측에 적층한 예를 나타내고 있다. 이하의 제 6 도(c), 제 6 도(d)도 마찬가지이다)이다.
제 6 도(c)는 직사각형 평면판의 소정의 측둘레(1b)에 대해서 0°〈θ〈90의 소정의 각도θ로 서로 평행한 돌기부(2)를 평탄부(3)의 사이에 소정 피치로 복수 설치한 직사각형체로 이루어지는 촉매 엘리멘트(1)와 직사각형 평면판의 소정의 측둘레(1b)에 대해서 평행한 방향으로 배치되는 돌기부(2')를 평탄부(3')의 사이에 소정 피치로 복수설치한 직사각형체의 촉매 엘리멘트(1')을 번갈아 적층한 경우이다. 또, 제 6 도(d)는 제 6 도(b)에 나타낸 2매의 직사각형체로 이루어지는 촉매 엘리멘트(1,1')의 조합과 제 6 도(c)에 나타낸 2매의 직사각형체로 이루어지는 촉매 엘리멘트(1,1')의 조합을 각각 번갈아 적층하는 적층형식을 나타내고 있다.
그리고, 제 6 도(a)~제 6 도(d)등에 나타낸 본 발명의 촉매 엘리멘트(1,1')등의 적층형식으로 이루어지는 촉매 구조체는 어떤 경우나 가스흐름(6)은 직사각형 평면의 한쪽의 측둘레(1c)에 수직인 방향으로부터 유입시키는 것으로 한다.
또, 제 6 도(a)~제 6 도(d)등에 나타낸 본 발명의 서로 인접하는 2매의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)끼리 또는 촉매 엘리멘트(1,1')의 돌기부(2,2')의 능선은 점접촉으로 맞닿고, 또한 점접촉부분의 전후에서는 촉매 엘리멘트(1)의 소정의 측둘레(1a) 또는 측둘레(1b)에 대해서 소정의 각도θ로 경사하고 있다.
따라서, 촉매 구조체에 유입하는 피처리가스는 인접하는 2매의 촉매 엘리멘트(1)끼리 또는 촉매 엘리멘트(1,1')의 사이에 있어서, 상기 점접촉부분 이외의 유로에서는 한쪽의 촉매 엘리멘트(1,1')의 평탄부(3,3')와 다른 쪽의 촉매 엘리멘트(1,1')의 돌기부(2,2')등으로 구성되는 가스유로를 보면, 가스흐름(6)의 방향에 대해서, 돌기부(2,2')가 경사하고 있고, 또한 동시에 소정폭을 가지는 슬리트형상 유로가 있으므로, 가스가 막히는 정도가 작아지지만, 일정한 압력손실이 발생한다.
그렇기 때문에, 상기 슬리트형상 유로와 돌기부(2,2')근방을 흐르는 가스 유속의 불균형은 균일화된다.
그 뿐만 아니라, 제 7 도의 가스흐름(6)의 방향의 촉매 구조체(제 6 도(a)의 적층형식에 의한 것)의 일부단면도에 나타낸 바와 같이, 돌기부(2)의 후류측에 난류가 발생하여, 예를 들면 배기가스 중의 NOx 나 NH3가 촉매와 접촉하기 쉬어진다.
또한, 피처리가스의 흐름(6)이 흩뜨러지는 것은 접촉표면의 경계막을 얇게하는 기능이 있어, 그에 따라 NH3나 NOX의 확산이 용이해지고, 촉매 활성이 대폭으로 향상한다. 또, 상기 돌기부(2)끼리 또는 돌기부(2,2')사이의 점접촉부분에서 가스흐름(6)이 난류가 된 후에 소정거리의 사이, 가스는 상기 슬리트형상 유로를 통과하는데, 이 슬리트형상 유로를 가스가 통과하기 때문에, 가스흐름(6)의 난류의 정도가 완화되며, 압력손실이 극단적으로 높아지지 않고, 또 촉매표면의 경계막은 얇아지기 때문에 가스의 확산은 좋아지고 촉매성능은 대폭으로 상승한다.
또, 상기 촉매 엘리멘트(1,1')등의 제 6 도(a)~제 6 도(d)에 나타낸 적층형식으로 얻어진 본 발명의 촉매 구조체 중에 유입하는 피처리가스는, 돌기부(2,2')에 대해서 경사한 방향으로 부터 유입하기 때문에, 한번에 가스유로가 조여지지 않고, 다음에 설명하는 제 50 도(제 44 도의 평면도) 또는 제 47 도에 나타낸 경우에 비교하여 단계적 또는 연속적으로 차례로 조여들어가므로, 압력손실이 비교적 작은 것이 된다.
한편, 제 50 도에 나타낸 종래기술의 촉매 구조체(일본국 특개소 55-152552호 공보기재의 발명)에서는, 가스흐름(6)에 평행한 방향으로 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)와, 이에 인접하는 또 한쪽의 가스흐름(6)에 수직인 방향으로 돌기부(2')를 가지는 쪽의 촉매 엘리멘트(1')의 사이로 가스가 빠져나가는 슬리트형상 유로가 형성되어 있는데(제 50 도의 A-A선 단면에서 본 도면인 제 51 도참조), 가스흐름(6) 방향에 대해서 수직방향의 돌기부(2')가 소정간격으로 설치되어 있으므로, 촉매 구조체 중에 유입한 가스흐름(6)은 여기서 막히어, 제 6 도에 나타낸 경우에 비교하여 매우 큰 압력손실을 발생한다.
또, 제 47 도에 나타낸 종래기술(일본국 실공소 52-6673호 공보기재의 발명)의 촉매 구조체(11)에서는, 제 6 도 또는 제 50 도에 나타낸 바와 같은 평탄부(3,3')가 없으므로, 돌기부(10)의 높이(요철깊이)가 제 6 도 또는 제 50 도에 나타낸 것과 동일 높이의 것이면, 그 촉매 구조체(11)중에는, 제 6 도 또는 제 50 도에 나타낸 경우에 비하여 상당히 다수의 돌기부(10)의 점접촉부가 있으므로, 촉매 구조체(11) 중에 유입한 피처리가스는 다수의 상기 점접촉부분에서 난류가 되고, 이 경우도 제 6 도의 경우에 비교하여 매우 큰 압력손실을 발생한다.
또, 제 6 도에 나타낸 본 발명에서는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 촉매 엘리멘트(1)의 소정의 측둘레(1a) 또는 측둘레(1b)(측둘레(1a) 또는 측둘레(1b)는 가스흐름(6)과 병행하는 방향으로 배치된다)에 대해서 소정의 각도θ(0을 넘고 90도 미만)로 경사하고 있는데, 제 14 도에 나타낸 바와 같이 각 촉매 엘리멘트(1)의 최장의 돌기부(2a)의 끝단부가 피처리가스 유로의 입구측과 출구측에 있어서, 각각 피처리가스 유로를 형성하는 개구부 근방의 측벽(12a),(12b)부분에 접촉하여 배치되도록 상기 경사각도θ를 설정하면, 최장의 돌기부(2a)에 인접하는 평탄부(3a)에 의해 형성되는 상기 평면형상의 유로(슬리트형상 유로)에 유입하는 가스흐름(6)은, 최장의 돌기부(2a)를 넘어 가스유로 출구로 빠져나갈 수 밖에 없어, 그만큼, 유입 피처리가스의 촉매와의 접촉기회가 늘어나게 된다.
이에 비하여, 제 15 도에 나타내는 바와 같이, 각 촉매 엘리멘트(1)의 최장의 돌기부(2a)의 끝단부가 피처리가스 유로의 입구측과 출구측에 직접 향하도록, 각각 피처리가스 유로를 형성하는 개구부에 배치되도록 상기 경사각도θ를 설정하면, 상기 최장의 돌기부(2a)에 인접한 평탄부(3a)가 형성하는 슬리트형상 유로에 유입하는 가스흐름(6)은 최장의 돌기부(2a)를 넘지않고, 그대로 출구로 빠져나가는 경우가 있어, 유입 피처리가스의 촉매와의 접촉기회가 제 14 도에 나타낸 경우에 비하여 감소한다.
또, 제 43 도에 나타낸 종래의 촉매 구조체에서는 모든 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 흐르는 방향을 따라서 형성되어 있었기 때문에, 촉매 엘리멘트(1)의 구부림강도는 가스흐름(6)의 방향에 대해서는 크지만, 반대로 가스흐름(6)의 수직방향에는 작으므로 촉매 엘리멘트(1)가 휘어, 제 49 도와 같이 각 촉매 엘리멘트(1)사이의 폭이 불규칙하게 되어 있었다.
그런데, 본 발명의 촉매 구조체로서, 적어도 일부의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 가스흐름(6) 방향으로 번갈아 0을 넘고 90도 미만의 각도를 가지도록 배치된 것을 이용하는 경우는, 가스흐름(6)의 수직방향의 강성이 증대하여, 휨을 발생하지 않는다. 그러므로, 제 49 도에 나타낸 바와같은, 촉매 엘리멘트(1)의 휨에 의해, 가스유로 단면적이 불규칙하게 변화하는 경우가 매우 적어서, 일정한 단면적의 유로를 형성할 수가 있다. 균일 단면적의 유로는 상술한 돌기부(2,2')의 기능에 의한 피처리가스의 혼합효과와 함께 촉매 반응률이 낮은 부분의 발생빈도를 크게 저하시키는 작용이 있다.
이와 같은 본 발명은, 종래의 판형상 촉매체가 가지는 가스유로형상에서 오는 가스유로의 단면적이 불규칙하게 변화하는 것에 기인하는 촉매 성능저하를 방지할 수 있을 뿐아니라, 촉매 엘리멘트(1)의 휨에 의한 불규칙하게 변화하는 단면적을 가지는 가스유로의 발생 그 자체를 저감하는 효과가 있다. 또한, 돌기부(2,2')가 가스흐름(6)을 흩뜨리고, 촉매반응성분과 촉매 표면과의 접촉을 촉진하여 활성이 향상하는데, 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1,1')가, 가스흐름(6) 방향으로 번갈아 어느 각도(0을 넘고 90도 미만)를 가지므로, 가스흐름(6)방향으로 수직방향에 돌기부(2,2')가 배치되는 것에 비하여 촉매 엘리멘트(1)의 압력손실이 적어진다.
본 발명의 판형상 촉매 엘리멘트에 형성되는 돌기부는, 평탄부와 돌기부가 번갈아 평행하게 형성되어 있으면 어떠한 형상이라도 좋으며, 예를들면, 제 3 도(a)~(e)에 나타낸 바와 같은 S-커브형상, 지그재그형상, 볼록형상 릴리프형상(Convex relief shape)등의 여러가지의 단면형상을 가진다.
촉매 엘리멘트의 돌기부의 높이(평탄부로 부터의 높이)에는 제한이 없는데, 탈질용에 이용하는 경우는 1.5mm에서 14mm의 범위에서 선택하는 것이 바람직하다. 돌기부의 높이가 너무 작으면 압력손실이 증대하고, 또, 너무 크면 동일성능을 얻기 위해 필요한 촉매체적의 증대에 관계된다. 또, 평탄부의 폭은 촉매의 구부림강도의 크기에 좌우되어, 휨을 발생시키지 않으면 크게 선정하는 것이 압력손실을 작게 할 수 있으므로 유리하지만, 돌기부의 높이(평탄부로 부터의 높이)의 5~25배인 것이 바람직하다. 촉매 엘리멘트를 탈질용으로 이용하는 경우, 평탄부의 폭은, 통상, 10mm에서 150mm정도로 선정하면 좋은 결과를 얻기 쉽다.
다음에, 구멍이 뚫린 기판을 이용하여 촉매 엘리멘트를 구성하는 본발명의 촉매 구조체에 관하여, 설명을 한다.
구멍이 뚫린 기판으로서 메탈라스를 이용하는 예에 의해 설명한다. 구멍이 뚫린 기판의 구멍부분인 라스눈이 관통하도록 촉매를 담지한 촉매엘리멘트란, 예를 들면 금속 얇은판을 피치 1~5mm로 메탈라스가공하고, 이것을 그대로, 혹은 필요에 따라서 금속 알루미늄 용사 등의 거친 면화 처리한 것을 기판에 이용하고, 촉매성분을 함유하는 슬러리를 라스눈이 폐색하지 않도록 코팅한 것이나, 상기 기판의 라스눈 내에 촉매성분을 도포 후, 압착공기를 불어내는 등 하여 박리해서 라스눈을 관통시킨 것이다.
또, 촉매 엘리멘트 전체면을 라스눈이 관통한 상태로 해도 좋으며, 촉매로 가스눈이 메워진 상태와 관통한 상태를 조합배치해도 좋다. 그 배치방법으로서는 다음과 같은 것이 특별히 우수한 특성을 가진다.
(1) 라스눈이 촉매로 메워진 평탄부와, 라스눈이 관통한 상태에서 일정방향으로 설치된 띠형상 돌기로 이루어지는 돌기부(예를 들면, 제 3 도에 나타낸 바와 같은 각종 단면형상을 가진다)로 촉매 엘리멘트를 구성하는 방법.
(2) 라스눈이 관통하도록 촉매를 담지된 평탄부와, 라스눈이 촉매로 메워진 상태의 상기 돌기부로 촉매 엘리멘트를 구성하는 방법.
(3) 모든 라스눈이 촉매로 메워진 평탄부와 상기 돌기부를 형성한 촉매 엘리멘트를 상기 (1), (2)의 촉매 엘리멘트와 조합시켜 구성하는 방법.
제 16 도 ~제 20 도에는, 본 발명이 되는, 예를 들면 메탈라스로 이루어지는 구멍이 뚫린 기판을 이용하는 촉매 구조체 내의 촉매 엘리멘트(1) 사이를 흐르는 가스흐름(6)을 모식적으로 나타낸다. 제 16 도~제 19 도에 나타낸 예는 하나의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)와 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 직교하도록 적층하여 얻어지는 촉매 구조체를 모식적으로 나타낸다. 그리고, 제 16 도는 촉매성분을 담지한 메탈라스의 전체면을 라스눈이 관통한 상태로 한 예, 제 17 도는 돌기부(2)만을 라스눈이 관통한 상태로 한 예를 나타내고 있다. 또, 제 19 도에는 라스눈이 관통하고 있지 않은 촉매 엘리멘트(1)와 메탈라스 전체면의 라스눈이 관통하고 있는 촉매 엘리멘트(1')를 번갈아 적층한 예를 나타내고 있다.
또한, 제 20 도는 제 16 도~제 19 도에 나타낸 예와는 달리, 본 발명이 되는 촉매 구조체의 내부를 경사 위쪽방향에서 본 상태를 도시하고 있는데, 이 예는 돌기부(2)에만 라스눈(4)이 관통한 촉매 엘리멘트(1)를 복수매 적층하여 이루어지는 촉매 구조체가 인접하는 촉매 엘리멘트(1)에 의해 형성되는 가스유로가, 가스흐름(6)의 방향으로 연속적으로 또는 단계적으로 가스를 부분적으로 막는 방향에 인접하는 2개의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 능선을 서로 교차시켜서 배치한 것으로, 제 20 도에는 돌기부(2)의 방향이 가스흐름(6)에 대해서 0을 넘고 90도 미만이 되도록 경사시켜서, 촉매 엘리멘트(1)를 번갈아 적층한 촉매 구조체 중의 가스흐름(6)를 나타낸다.
제 16 도~제 20 도에 나타낸 바와 같이, 가스흐름(6)에 직교하여 배치되는 돌기부(2) 또는 경사하여 배치되는 돌기부(2)에서 가스흐름의 유로저항이 커지면, 관통하고 있는 라스눈(4)(제 20 도 참조)을 통하여 가스가 촉매 엘리멘트(1)로 칸막이된 인접하는 가스유로로 흐르게 된다. 이에 의해, 가스의 휘저어섞는 작용(흘뜨림)은 한층 촉진되어 큰 촉매활성 향상효과가 얻어진다. 한편, 돌기부(2)에 발생하는 압력손실에 의해 관통하고 있는 라스눈을 가스가 압력손실을 완화하도록 흐르기 때문에, 통풍손실을 낮게 하는 것이 가능하게 된다. 제 20 도에 나타낸 예는, 제 16 도~제 19 도에 나타낸 예에 비교하여 돌기부(2)의 방향을 가스흐름(6)에 대해서 0을 넘고 90도 미만으로 경사하고 있으므로써, 촉매 구조체 중에 유입하는 가스는, 돌기부(2)에 대해서 경사한 방향으로 부터 유입하기 때문에, 한번에 가스유로가 조여지지 않고, 제 16 도~제 19 도에 나타낸 경우에 비교하여 단계적 또는 연속적으로 차례로, 조여들어 가므로, 가스가 돌기부(2)에서 막히는 정도가 작아지므로, 활성을 향상시키는 충분한 가스의 휘저어섞는 작용은 유지한 채로, 발생하는 압력손실을, 더욱 작게 할 수가 있다.
이와 같이 본 발명이 되는 구멍뚫린 기판을 이용하는 촉매 구조체는, 가스의 혼합·휘저어섞는 작용에 의한 촉매성능의 향상을 촉진하는 작용과, 통풍손실을 절감시키는 작용을 가지는 매우 우수한 것이다.
본 발명의 상기 구멍뚫린 기판을 이용하는 촉매 엘리멘트의 돌기부를 가스흐름에 대해서 0을 넘고 90도 미만으로 경사시켜서 배치하는 구조를 구비한 촉매 구조체는, 제 6 도(a)~제 6 도(d) 등에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트의 적층형식으로 구성할 수가 있다.
또, 본 발명의 상기 구멍뚫린 기판을 이용하는 촉매 엘리멘트는 제 21 도에 나타내는 바와 같은 높이가 낮은 돌기부(2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1')와 높이가 높은 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 번갈아 배치하여 중첩시켜 이루어지는 촉매 구조체(8)에도 적용할 수가 있다. 또, 제 27 도에 나타낸 2종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 번갈아 돌기부(2,2')의 능선이 직교하도록 번갈아 1매씩 적층한 촉매 구조체(8)에도 적용할 수가 있다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 2종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1)와 동일 높이의 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1')를 양자의 돌기부(2)의 능선이 직교하도록 번갈아 1매씩 적층하여 촉매 구조체를 구성해도 좋다.
다음에 본 발명에는, 제 21 도에 나타낸 바와 같은 고저 2종류의 높이의 돌기부(2,2')를 각각 가지는 촉매 엘리멘트(1,1')의 능선이 서로 직교 또는 0을 넘고 90 도미만에서 교차하는 위치에 배열하고(제 21 도에는 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하게 배치된 예가 도시되어 있다), 이것을 적층한 촉매 구조체(8)도 포함된다.
제 44 도에 나타낸 바와 같은, 촉매 엘리멘트(1)를 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층한 종래기술의 촉매 구조체(8)에서는, 돌기부(2)의 높이가 같으며, 복수의 돌기부(2) 사이의 폭(피치)는, 촉매 구조체(8)의 통풍저항을 작게하기 위해서는 크게 취할 필요가 있다. 즉, 통풍저항을 작게 하기 위해서는 촉매 구조체(8)의 돌기부(2)의 수를 적게하는 것이 필요하며, 이 때문에 가스가 흩뜨러지는 부분이 적어진다.
촉매 구조체(8)의 통풍저항은 돌기부(2)에서의 축소 및 확대유로의 의해서 발생하는 와류 등 가스흐름의 운동에너지의 손실에 의해 생긴다. 즉, 이 운동에너지의 손실은 돌기부(2)에 의한 가스유로 단면의 폐색성(유로 개구율)에 크게 좌우되므로, 개구율을 크게 할수록, 따라서 돌기부(2)의 높이를 낮게 할수록 통풍저항은 작아진다. 따라서, 돌기부(2)의 능선이 피처리 가스흐름(6)의 방향에 대해서 직교하도록 배치되는 판형상 촉매에 관해서는, 돌기부(2)의 높이를 보다 낮게 하고, 피처리가스의 유로 개구율을 크게 하는 편이, 통풍저항을 저감하는 데에 유효하다.
한편, 가스의 흩뜨러짐에 의한 물질이동의 촉진효과에 관해서 발명자는 다음의 검토를 실시하였다. 즉, 일정간격마다 돌기부를 가지는 촉매 엘리멘트를, 그 돌기부의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층하여 이루어지는 촉매 구조체에 있어서, 돌기부의 높이가 다른 2매의 촉매 엘리멘트를 번갈아 적층하여 돌기부에서의 가스유로단면을 여러가지로 변화시킨 경우에 관해서 촉매성능과 통풍저항의 관계를 조사했다. 그 결과를 제 23 도에 나타낸다.
제 22 도에 나타낸 돌기부(2,2')의 높이가 다른 2종류의 촉매 엘리멘트(1,1')을 이용하여 각각의 돌기부(2,2')의 능선을 각각 직교배치하여 얻어진 촉매 구조체를 이용하여 실험을 하였다. 여기서, 촉매 엘리멘트(1)는, 그 돌기부(2)의 평탄부(3)로 부터의 높이가 h1이고, 평탄부(3)의 돌기부(2)에 끼워지는 피치(P1)이고, 촉매 엘리멘트(1')는, 그 돌기부(2')의 평탄부(3')로 부터의 높이가 h2이며, 평탄부(3')의 돌기부(2')에 끼워지는 피치(P2)라고 한다.
촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 6mm인 것을 가스흐름방향에 직교하여 존재하도록 배치한, 촉매 엘리멘트(1)와 촉매 엘리멘트(1')의 돌기부(2')의 높이 h2= 4mm인 것을 가스흐름방향에 평행하게 존재하는 배치로 하고, 촉매 엘리멘트(1,1')를 번갈아 조합시킨 촉매 구조체와 촉매 엘리멘트(1')의 돌기부(2')의 높이 h2= 4mm인 것을 가스흐름방향에 직교하여 존재하도록 배치한 촉매 엘리멘트(1')와 촉매 엘리멘트(1)(돌기부(2)의 능선은 가스흐름에 평행)와의 조합으로 이루어지는 촉매 구조체를 비교한 결과를 제 23 도에 나타낸다.
제 23 도로 부터 가스흐름 방향에 직교하여 높이 h2= 4mm의 돌기부(2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1')를 배치하고, 가스흐름에 평행하게 h1= 6mm의 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 배치한 촉매 구조체와 가스흐름방향에 직교하여 높이 h1= 6mm의 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 배치하고, 가스흐름에 평행하게 h2= 4mm의 돌기부(2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1')를 배치한 촉매 구조체에서는 얻어지는 탈질성능은 거의 동일하며, 가스흐름에 직교하여 높이 h2= 4mm의 돌기부(2')를 가지는 촉매 구조체의 통풍저항은, 높이 h1= 6mm의 돌기부(2)를 가지는 촉매 구조체의 약 6할로 억제되어 있는 것을 알 수 있다.
또, 마찬가지로 가스흐름에 직교하여 존재하는 돌기부(2')의 높이가 h2= 3mm의 촉매 엘리멘트(1')와 가스흐름에 평행한 방향으로 존재하는 돌기부(2)의 높이가 h1= 7mm의 촉매 엘리멘트(1)와의 조합으로 이루어지는 촉매 구조체는, 더욱 통풍저항이 낮아지는 것을 알 수 있다. 결국, 통풍저항의 저감에 비해서는 물질이동속도의 저감은 작은 것을 알수 있다.
따라서 촉매 구조체로서는, 난류촉진체가 되는 돌기부는 반드시 높이가 높은 것이 바람직한 것이 아니고, 유효한 가스의 흩뜨러짐을 발생할 수 있으면(촉매표면에 형성되는 경계층을 얇게 할 수 있으면)오히려 높이가 낮은 쪽이 통풍저항을 작게하는 면에서 바람직하다.
그러나, 제 44 도에 나타낸 종래기술에서는, 돌기부(2)의 높이를 낮게 하면 충분한 성능을 충족시키기 위한 돌기부(2)의 간격(평탄부(3)의 폭)을 작게하는 것이 필요하며, 돌기부(2)의 간격을 작게하면 돌기부(2)의 수를 필요이상으로 증가시키고, 따라서 통풍저항을 증대시키게 된다.
따라서, 본 발명에는, 복수의 선형상으로 형성된 돌기부와 평탄부를 번갈아 평행하게 배열설치한 촉매 엘리멘트를 복수매 적층한 촉매 구조체에 있어서, 제 22 도(a), (b)에 나타낸 바와 같이, 해당 돌기부(2,2')의 높이가 서로 다른 2종류의 촉매 엘리멘트(1,1')를 그 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 적층하는 촉매 구조체가 포함된다.
이 때, 2종류 존재하는 판형상 촉매의 돌기부의 높이는 특별히 제한은 없는데, 탈질촉매의 경우, 통상 다음의 범위에서 선택된다. 제 22 도(a), (b)에 있어서, h1(높은 쪽의 돌기부(2)의 높이) : 3~14mm 바람직하게는 3~10mm(돌기부(2)의 능선이 가스흐름에 평행하게 배치)
h2(낮은 쪽의 돌기부(2')의 높이) : 2~6mm(돌기부(2')의 능선이 가스흐름에 직교하여 배치)
상기 돌기부(2')의 높이 h2가 너무 돌기부(2)의 높이 h1에 가까와지면 제 44 도에 나타낸 종래기술과 같이 촉매 구조체(8)를 통한 통풍저항이 증대하고, 한편, 돌기부(2)의 높이 h1에 대해서, 돌기부(2')의 높이 h2를 너무 작게하면, 촉매 엘리멘트(1')의 돌기부(2')에 있어서의 가스의 흩뜨러짐이 불충분하게 되고, 또, 통풍저항은 작아지지만 동일성능을 얻기 위해서 필요한 촉매체적의 증대에 연결된다.
따라서, 돌기부의 높이가 다른 2종류의 촉매 엘리멘트(1,1')를 이용하는 경우에는, 높은 돌기부(2)의 높이 / 낮은 돌기부(2')의 높이 = 3 / 2~7 / 3이 되도록 촉매 엘리멘트(1,1')를 조합시켜서 촉매 구조체를 구성하는 것이 바람직하다.
또, 돌기부(2')의 능선이 피처리 가스흐름 방향에 대해서 직교하도록 배치되는 촉매 엘리멘트(1')가 인접하는 돌기부(2')사이의 간격(P2)은 통풍저항을 작게 하기 위해서는 커질수록 유리하지만, 가스의 흩뜨러짐에 의한 물질이동을 촉진하기 위해서는, 통상은 30~200mm정도로 선정하면 좋은 결과를 얻기 쉽다.
한편, 높이가 높은 돌기부(2)의 능선이 피처리 가스흐름에 대해서 평행하게 배치되는, 또 한쪽의 촉매 엘리멘트(1)에 대해서는 인접하는 돌기부(2)끼리의 간격(P1)은 특별히 제한은 없고, 촉매 엘리멘트(1)의 강도를 유지할 수 있어, 촉매 구조체로서의 가스유로를 확보할 수 있으면 문제없다.
또한, 제 21 도에 있어서, 촉매 엘리멘트(1)의 높이가 높은 돌기부(2)의 능선을 가스흐름(6)에 평행하게, 동시에 촉매 엘리멘트(1')의 높이가 낮은 돌기부(2')의 능선을 가스흐름(6)의 방향에 대해서 0을 넘고 90도미만, 예를 들면, 30도이상, 90도 미만, 바람직하게는 40도 이상, 80도 미만의 각도로 배치하여도 좋다. 이에 의해서 통풍저항을 그다지 크게하지 않고, 가스흐름(6)의 흩뜨러짐을 발생시킬 수가 있다. 상기 촉매 엘리멘트(1')의 돌기부(2')의 능선의 가스흐름(6)에 대한 경사각도가 너무 작으면 가스흐름(6)의 흩뜨러짐이 불충분해진다.
상기 높이가 다른 2종류의 돌기부를 1매의 판에 형성시킨 촉매 엘리멘트 또는 높이가 각각 다른 돌기부를 가지는 2매의 촉매 엘리멘트는 상술한 제 16 도~제 20 도에 나타낸 구멍뚫린 기판으로 구성해도 좋다.
또, 본 발명에는, 제 26 도에 나타낸 바와 같이 높이가 높은 돌기부(2)와 높이가 낮은 돌기부(2')와 상기 2종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')의 사이에 평탄부(3)를 설치하여, 이것을 번갈아 반복하여 배치한 1매의 판형상의 촉매 엘리멘트(1)를 복수매 이용하고, 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 적층하여 이루어지는 촉매 구조체가 포함된다. 또, 2종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1)와 동일 높이의 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1')를 양자의 돌기부의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1 매씩 적층하여 제 27 도에 나타내는 바와 같은 촉매 구조체로 해도 좋다.
여기서 이용할 수가 있는 1매의 촉매 엘리멘트(1)에 형성되는 돌기부(2,2')는, 평탄부(3)와 돌기부(2,2')가 번갈아 서로 평행하게 형성되어 있으면, 어떠한 형상이라도 좋으며, 가령 제 28 도(a)~제 28 도(e)에 나타낸 바와 같은 여러가지의 단면형상을 가지는 것을 예로 들 수 있다.
또, 제 29 도의 촉매 엘리멘트(1)의 단면도에 나타낸 바와 같이 2종류 존재하는 돌기부(2,2')의 높이는, 특별히 제한은 없는데, 탈질촉매로서 이용하는 경우, 통상 다음의 범위에서 선정된다.
h1(높은 쪽의 돌기부(2)의 높이) : 3~10mm
h2(낮은 쪽의 돌기부(2')의 높이) : 2~6mm
상기 낮은 쪽의 돌기부(2')의 높이 h2가 높은 쪽의 돌기부(2)의 높이 h1에 가까와지면 촉매 구조체를 통한 통풍저항이 증대하고, 또, 높은 쪽의 돌기부(2)의 높이 h1에 대해서 낮은 쪽의 돌기부(2')의 높이 h2가 너무 작아지면, 높이가 낮은 쪽의 돌기부(2')에 있어서의 가스의 흩뜨러짐이 불충분하게 되어 통풍저항은 작아지지만 동일성능을 얻기위해서 필요한 촉매체적의 증대에 연결된다.
또, 촉매 구초제의 통풍저항을 작게하기 위해서는, 촉매 엘리멘트가 인접한 높은 돌기부(2)끼리의 간격(피치)(P1)은 커질수록 유리하나, 가스의 흩뜨러짐에 의한 물질이동을 촉진하기 위해서, 통상은 70~250mm정도로 선정하면 좋은 결과를 얻기 쉽다.
제 44 도에 나타낸 1종류의 높이의 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를, 그 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층한 종래기술의 촉매 구조체(8)에서는, 돌기부(2)의 높이가 같고, 촉매 구조체(8)의 통상저항을 작게하기 위해서는 해당 돌기부(2)의 간격(피치)을 크게 설정할 필요가 있다. 즉, 제 44 도에 나타낸 촉매 구조체(8)에서는 통풍저항을 작게하는 데는, 촉매 구조체(8)의 돌기부(2)의 수를 적게하는 것이 필요하나, 돌기부(2)의 수가 적은 촉매 구조체(8)는 가스의 흩뜨러지는 부분이 적어진다.
촉매 구조체(8)의 돌기부(2)에서의 축소 및 확대유로에 의해서 발생하는 와류등 가스흐름의 에너지의 손실은 돌기부(2)에 의한 가스유로 단면의 폐색성(유로 개구율)에 크게 좌우되므로, 개구율을 크게 할수록, 즉 돌기부의 높이를 낮게 할수록, 통풍저항은 작아지는 것은 이미 기술한 바와 같다. 따라서, 제 26 도에 나타낸 2종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')를 가지는 판형상 촉매 엘리멘트(1)를 사용하여 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층한 제 27 도에 나타낸 촉매 구조체(8)를 사용하는 것은 통풍저항을 저감하는 데에 있어서 유효하다. 본 발명의 2 종류의 높이가 다른 돌기부(2,2')를 가지는 판형상의 촉매 엘리멘트(1)를 사용한 경우의 가스흐름(6)을 나타낸 모식도를 제 30 도에 나타낸다.
또, 가스의 흩뜨러짐에 의한 물질이동의 촉진효과에 관한 발명자들의 상기 제 23 도에 나타낸 검토로 부터, 촉매 구조체로서는, 난류촉진체가 되는 돌기부의 높이는 반드시 높은 것이 바람직하지는 않고, 유효한 가스의 흩뜨러짐을 발생시키고, 촉매표면에 형성되는 경계층을 얇게 할 수 있으면, 돌기부의 높이는 낮은 쪽이 통풍저항을 작게 하는 면에서 바람직한 것이 판명되었는데, 이것은 제 26 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)를 이용한 촉매 구조체를 이용하는 경우에도 말할 수 있는 것이다.
또한, 예를 들면 제 27 도에 있어서, 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2,2')의 능선을 가스흐름(6)에 직교하는 방향에 배치하고 있는데, 이 돌기부(2,2')의 능선을 가스흐름(6)의 방향에 대해서 0을 넘고 90도 미만, 예를 들면 30도 이상, 90도 미만, 바람직하게는 40도 이상, 80도 미만의 각도로 배치해도 좋다. 이에 의해서 통풍저항을 그다지 크게 하지 않고, 가스흐름(6)의 흩뜨러짐을 발생시킬 수가 있다.
또, 본 발명에서는, 제 32 도에 나타낸 단면도로, 고저 2 종류의 돌기부(2,2')(예를 들면 제 3 도에 나타낸 바와 같은 각종 단면형상을 가진다)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를, 그 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 중첩시켜서 촉매 구조체를 형성하고, 상기 중첩시킨 어느 한쪽의 촉매 엘리멘트(1)의 고저 2종류의 돌기부(2,2')가 가스흐름(6)(제 27 도 참조)에 직교하도록 배치하고, 또한, 가스흐름(6)에 돌기부(2,2')가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)에 대해서 가스흐름(6) 방향양끝단으로부터 한 개째의 돌기부(2a)까지의 거리(L1,L2)를 중첩시킨 인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T(제 27 도 참조)의 8배 이하가 되도록 구성한 촉매 구조체를 채용할 수도 있다.
상기 인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격(T)을 6mm로 한 경우에, 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로부터 한 개째의 돌기부(2a)까지의 거리(L1,L2)는 50mm이하, 바람직하게는 5~30mm의 범위로 하고, 촉매 엘리멘트의 돌기부간 피치(L3)를 60mm로 한다.
또한, 상기 촉매 구조체의 구성에, 제 31 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로부터 한개째의 돌기부(2a, 2a)의 사이의 거리 {L-(L1+L2)}를 등분한 소정피치(L3)로 돌기부(2)를 설치하고 (L은 양끝단 사이의 간격), 이 피치(L3)를 인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격(T)(제 27 도 참조)의 10~23배가 되도록 구성한 촉매 구조체를 채용한 수도 있다.
이와 같이, 촉매 구조체의 가스흐름의 입구측, 출구측 모두 촉매 엘리멘트(1)의 끝단부로 부터 한개째의 돌기부(2a)까지의 거리(L1,L2)를 소정의 값으로 설정하므로써, 촉매 엘리멘트(1)의 끝단부 형상이 제 45 도와 같이 휘는 일이 없어지며, 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)의 입구측, 출구측 모두 소정의 가스유로를 확보할 수가 있다.
또, 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부(2a)사이를 저압력손실이 되는 피치(L3)로 등분하여 복수의 돌기부(2)를 설치하면 통풍저항의 증가를 방지할 수가 있다.
이에 의해 판형상 촉매 엘리멘트(1)를 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 중첩시킨 판형상의 촉매 구조체에 있어서, 압력손실의 증가를 저감시키고, 촉매성능의 저하의 방지를 도모할 수가 있다.
이상 설명한 각종의 촉매 엘리멘트를 적절히 조합시켜서 본 발명의 촉매 구조체로 할 수가 있다.
또, 본 발명의 촉매 구조체는 여러가지의 피처리가스의 촉매반응의 장치로서 이용할 수가 있다. 예를 들면, 탈취촉매장치, 촉매연소장치, 연료개질장치 등이다. 그 중에서, 배기가스 중의 질소산화물을 암모니아환원제의 존재하에서 탈질하는 배기가스 탈질장치 중에 이용하는 경우가 본 발명의 촉매 구조체의 사용예의 가장 전형적인 예이다. 예를 들면, 탈질촉매를 도포하여 얻은 촉매 엘리멘트로 구성한 본 발명의 촉매 구조체를 적어도 하나이상 질소산화물 함유배기가스 유로에 배치한 탈질장치(제 12 도 참조)는 배기가스의 압력손실을 비교적 작게 한 상태로 높은 탈질율을 달성할 수가 있다.
또, 본 발명의 상기 탈질촉매를 도포한 촉매 엘리멘트로 구성한 촉매구조체와 촉매 엘리멘트의 돌기부의 방향이 가스흐름방향과 평행하게 형성된 통상의 압력손실이 작은 탈질장치(단면이 하니컴형상의 구조체로 이루어지는 하니컴형 탈질장치 또는 평면판을 간격을 설치하여 복수매 적층한 구조체로 이루어지는 제 43 도 등에 나타낸 플레이트형 탈질장치)를 조합시켜서 배치하므로써(제 13 도 참조) 압력손실을 그 탈질장치가 설치되는 플랜트 등의 시스템에 있어서, 허용되는 값에 넣을 수가 있다.
결국, 본 발명의 촉매를 사용하는 경우, 플랜트 등의 시스템 측으로 부터 촉매에 허용되는 압력손실에 제약이 있는 경우도 있으므로, 본 발명의 촉매만으로는, 압력손실이 과대가 되는 경우가 있는데 상기 압력손실이 작은 촉매와 조합시키므로써, 압력손실을 허용치 내에 넣는 것이 가능하게 된다.
또, 본 발명의 촉매는, 촉매 구조체 내에서의 가스의 혼합효과가 높고, 따라서, 예를 들면 탈질촉매 입구에서 배기가스 중에 주입한 암모니아의 농도가 국소적으로 불균일하더라도, 촉매 출구에서는 불균일한 정도는 압력손실이 작은 촉매에 비하여 작아지며, 후류에 설치되는 촉매를 보다 유효하게 사용할 수 있는 효과도 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하, 본 발명의 각종의 실시형태를 상세하게 설명한다.
우선, 돌기부가 가스흐름에 대해서 0을 넘고 90도 미만의 경사각도로 배치된 촉매 엘리멘트로 구성되는 촉매 구조체의 실시예에 관하여 설명한다.
[실시예 1]
메타티탄산 슬러리(TiO2함유량 : 30wt%, SO4함유량 : 8wt%)67kg에 파라몰리브덴산 암몬(NH4)6·Mo7O24·4(H2O)를 2.4kg, 메타바나딘산 암모늄(NH4VO3)을 1.28kg 첨가하고, 가열니더를 이용하여 물을 증발시키면서 혼련하여, 수분 약 36%의 페이스트를 얻었다. 이것을 3￠의 기둥형상으로 밀어내고, 조립 후 유동층 건조기로 건조하고, 다음에 대기중 250℃에서 24시간 소성했다. 얻어진 과립을 해머밀로 평균 입자직경 5㎛의 입자직경으로 분쇄하여 제 1성분으로 했다. 이 때의 조성은 V/Mo/Ti = 4/5/91(원자비)이다.
이상의 방법에서 얻어진 분말 20kg, Al2O3·SiO2계 무기섬유 3kg 및 물 10kg을 니더를 이용해서 1시간 혼련하여 점토형상으로 했다. 이 촉매 페이스트를 폭 500mm, 두께 0.2mm의 SUS304제 메탈라스기판에 알루미늄 용사를 실시하여 조면화한 것에 로울러를 이용하여 라스눈 사이 및 라스눈 표면에 도포하여 두께 약 0.9mm, 길이 500mm의 평판형상 촉매를 얻었다. 이 촉매를 프레스성형하므로써 제 2 도에 나타내는 바와 같은 단면파형의 돌기부(2)를 평탄부(3)의 사이에 소정간격으로 복수형성하고, 바람으로 건조한 후 대기 중에서 550℃-2시간 소성하여 촉매 엘리멘트(1)로 했다. 제 4 도에 나타낸 단면형상의 촉매 엘리멘트(1)는, 그 돌기부(2)의 평탄부(3)로 부터의 높이 h가 2.5mm, 평탄부 3의 폭 P가 80mm이다.
얻어진 촉매 엘리멘트(1)의 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)에 대해서 돌기부(2)가 45도의 각도로 경사를 가지도록 절단하여, 제 5 도에 나타낸 직사각형 평면을 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 얻었다. 충전에 임해서는, 두께 2mm의 촉매를(도시생략) 내에 제 1 도에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트(1)를 표리반전시켜서 번갈아 복수매 적층하고, 세로 150mm X 가로 150mm X 길이 500mm의 제 6 도(a)에 나타낸 적층형식의 촉매 구조체를 얻었다.
제 1 도에 나타낸 바와 같이, 이 촉매 구조체의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 45도의 각도를 가지도록 배기가스 유로에 배치된다. 본 실시예의 효과로서, 동일형상의 촉매 엘리멘트(1)를 만들어, 이 표리를 반전시켜서, 순차 적층하면 좋고, 이 점은 대량으로 촉매 구조체를 제조하는 경우, 제조비가 저하하여 큰 이점이 된다.
[실시예 2]
제 6 도(b), (c) 또는 제 8 도(a), 제 8 도(b)에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)(실시예 1에서 얻은 돌기부(2)가 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)에 대해서 45도의 각도로 기울기를 가지도록 절단한 촉매 엘리멘트)와 촉매 엘리멘트(1')(돌기부(2)를 직사각형 평면형상의 소정의 측둘레(1a)에 대해서 모두 평행하게 되도록 한 촉매 엘리멘트)를 번갈아 적층하여 얻어지는 촉매 구조체를 얻었다. 이 촉매 구조체의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 45도의 각도를 가지도록 배기가스 유로에 배치된다.
[실시예 3]
실시예 2에서 사용한 것과 동일한 촉매 엘리멘트(1) 및 촉매 엘리멘트(1')를 제 6 도(b)와 제 6 도(c)에 나타낸 바와 같이 적층하고, 또한 이것을 번갈아 적층하여, 제 6 도(d) 또는 제 9 도에 나타낸 촉매 구조체를 얻었다. 이 촉매 구조체의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 45도의 각도를 가지도록 배기가스유로에 배치된다.
[비교예 1]
실시예 1에 이용한 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 평탄부(3)로 부터의 높이를 5mm로 변경하여, 성형한 후, 제 2 도에 나타낸 바와 같이 돌기부(2)를 직사각형 평면형상의 소정의 측둘레(1a)에 대해서 모두 평행이 되도록 한 직사각형 평면을 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 제조하고, 제 43 도에 나타낸 바와 같이 촉매틀(4)에 조립하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 촉매 구조체(8)를 얻었다. 이 촉매 구조체(8)의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 평행이 되도록 배기가스 유로에 배치된다.
실시예 1~3의 촉매 구조체 및 비교예 1의 촉매 구조체를 각각 배기가스유로를 형성하는 반응기에 충전하여 LPG 연소배기가스를 이용하여 표 1의 조건으로 탈질성능을 측정함과 동시에 촉매 구조체의 배기가스 출구부분에서의 NOx농도의 분포를 측정하여, 배기가스흐름의 균일도를 조사했다. 얻어진 결과를 표 2에 정리했다.
표 2로 부터 밝혀진 바와 같이 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3의 촉매 구조체는 그 배기가스 출구부분에 있어서의 NOx농도의 분포가 매우 작고 유로횡단면 방향에서 균일한 배기가스흐름이 얻어지는 것이 명백하게 되었다. 또, 평균의 탈질율도 비교예 1에 비하여 현저하게 향상하고, 유로형상의 균일함에 더하여 제 7 도에 나타낸 촉매 엘리멘트의 돌기부(2)가 둑으로서의 효과를 이루므로써, 실시예 1~3의 촉매 구조체의 탈질성능을 크게 향상시키는 것이 가능한 것을 알 수 있다.
[실시예 4]
실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 촉매 엘리멘트(1)의 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)에 대해서 돌기부(2)가 30도의 각도로 경사를 가지도록 절단하여, 제 5 도에 나타낸 직사각형 평면을 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 얻었다. 충전에 임해서는, 두께 2mm의 촉매를(도시생략) 내에 1 도에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트(1)를 표리반전시켜서 번갈아 적층하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 길이 500mm의 제 6 도(a)에 나타낸 적층형식의 촉매 구조체를 얻었다.
제 1 도에 나타낸 바와 같이, 이 촉매 구조체의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 30도의 각도를 가지도록 배기가스 유로에 배치된다.
[실시예 5]
실시예 1과 마찬가지로 하여 얻은 제 4 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)를, 촉매 엘리멘트(1)의 직사각형 평면의 측둘레(1a)에 대해서 돌기부(2)가 경사각도 θ= 60도로 기울어지도록 절단하여, 제 5 도에 나타낸 직사각형 평면을 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 얻었다. 충전에 임해서는, 두께 2mm의 촉매를(도시생략) 내에 제 1 도에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트(1)를 표리반전시켜서 번갈아 적층하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 제 6 도(a)에 나타낸 적층형식의 촉매 구조체를 얻었다.
제 1 도에 나타낸 바와 같이, 이 촉매 구조체의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)는 가스흐름(6)에 대해서 60도의 각도를 가지도록 배기가스 유로에 배치된다.
[비교예 2]
실시예 1에서 제작한 촉매 엘리멘트(1)(제 2 도)를 제 44 도에 나타낸 바와 같이 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 적층하고, 인접하는 촉매 엘리멘트내의 한쪽의 엘리멘트의 돌기부(2)가 가스흐름(6) 방향과 평행이 되도록 설치하여 촉매 구조체를 얻었다.
실시예 1, 실시예 4, 실시예 5, 비교예 1, 비교예 2의 각 촉매 구조체를 반응기에 충전하고, LPG연소배기가스를 이용하여 표 1에 나타낸 조건에서 탈질성능과 압력손실을 측정했다. 제 10 도에 비교예 1의 탈질성능을 1.0으로 했을때의 탈질성능비율을 나타낸다. 제 11 도에는 비교예 1의 압력손실을 1.0으로 했을때의 압력손실비율을 나타낸다. 어느 경우나 온도 350℃, NH3/NO몰비=1.2, 가스유속=약 8m/s의 조건에서 탈질성능을 조사했다.
제 10 도, 제 11 도에 나타낸 바와 같이, 비교예 2의 촉매 구조체는 탈질성능은 크게 향상하지만, 압력손실도 크게 상승해 버렸다. 그에 대해서 실시예 1, 실시예 4, 실시예 5의 촉매 유니트의 압력손실은 가스흐름에 평행하게 돌기부를 설치한 비교예 1의 압력손실과 거의 변하지 않는 압력손실을 나타내는 데 그쳤다. 한편, 탈질성능은 비교예 2보다 약간 낮지만 높은 탈질성능을 나타냈다.
제 10 도, 제 11 도로부터, 가스흐름에 대해서 돌기부의 방향이 기울기를 가지는 판형상 촉매 엘리멘트의 그 돌기부의 경사각도가, 가스흐름에 대해서 30도를 넘고 60도 미만인 경우에, 가스흐름의 압력손실 감소시키지 않고, 촉매성능을 효과적으로 발휘할 수 있으므로 바람직한 것을 알 수 있다.
[실시예 6]
촉매의 길이(안길이)를 250mm로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 탈질촉매를 도포한 촉매 엘리멘트로 구성되는 촉매 구조체 (세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 250mm)를 제 12 도에 나타낸 바와 같이, 2개 가스흐름에 직렬로 배치하여, 표 1에 나타낸 조건으로 가스를 흘려 압력손실과 탈질율을 측정했다.
[실시예 7]
촉매의 길이(안길이)를 250mm로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지의 탈질촉매를 도포한 촉매 엘리멘트로 구성되는 촉매 구조체 (세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 250mm)를 제 13 도에 나타낸 바와 같이, 압력손실이 작은 탈질장치(세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 150mm로, 제 43 도에 나타낸 플레이트형 촉매 구조체를 이용한다. 단, 이 촉매 엘리멘트(1)에는 실시예 1에서 제조한 탈질촉매가 도포되어 있다.)의 전류측의 질소산화물 함유 배기가스 유로에 배치하여, 표 1에 나타낸 조건으로 가스를 흘려서 압력손실과 탈질율을 측정했다.
[비교예 3]
실시예 7에서 사용한 압력손실이 작은 촉매 구조체를 제 42 도에 나타낸 바와 같이 2개 가스흐름에 직렬로 배치하여, 표 1에 나타낸 조건으로 가스를 흘려서 압력손실과 탈질율을 측정했다.
상기 실시예 6, 7 및 비교예 3의 촉매 구조체를, LPG연소배기가스를 이용하여 표 1의 조건으로 압력손실과 탈질성능을 측정했다. 얻어진 결과를 표 3에 정리했다.
표 3에 나타낸 바와 같이 비교예 3은 압력손실이 작은 촉매만으로 구성된 촉매층으로, 압력손실도 작지만 탈질율도 낮다. 실시예 6은 본 발명이 되는 촉매 구조체만으로 구성된 촉매층이며, 압력손실은 비교예 3과 비교하여 높아지지만 탈질율도 매우 높아진다. 본 발명의 실시예 7에서는, 전류측에 본 발명이 되는 촉매 구조체를 설치하고, 후류측에 압력손실이 작은 촉매 구조체를 설치한 것으로, 탈질율은 실시예 6보다 낮지만, 압력손실은 낮아지고 있다.
또한, 실시예 7에서는, 압력손실이 작은 촉매 구조체의 전류측에 설치된 본 발명의 촉매 구조체 내에서 가스혼합작용이 있으며, 이 결과, 촉매입구에서 암모니아의 국부적인 불균일이 존재해도, 혼합작용에 의해 상기 본 발명의 촉매 구조체의 촉매층 출구에서, 암모니아의 국부적인 불균일은 적어지고, 따라서, 후류측에서의 촉매가 유효하게 작용하는 효과도 있다.
다음에, 구멍뚫린 기판을 이용하는 촉매 엘리멘트로 구성되는 촉매 구조체의 실시예에 관하여 설명한다.
[실시예 8]
두께 0.2mm-폭 500mm의 SUS 304 띠강판을 가스가공에 의해 망의 눈폭 및 피치 2.1mm의 관통구멍을 가지는 망형상물을 얻어, 이것에 용사에 의해 금속 알루미늄을 100g/m2의 비율로 녹여붙여서 조면화한 후, 프레스 성형기로 제 4 도의 돌기부(2)의 높이 h=4.0mm, 평탄부의 폭 P=80mm, 두께 0.9mm의 치수를 가지는 띠를 얻고, 또한 이것을 절단하여 세로 480mm X 가로 480mm의 메탈라스기판을 얻었다.
다음에 실시예 1에 기재한 것과 동일한 촉매분말을 얻어, 그 촉매분말 10kg을 물 20kg에 현탁하여 촉매 슬러리를 얻고, 이 중에 상기 메탈라스 기판을 침지하여 그 메탈라스기판 표면에 촉매 슬러리를 코팅했다. 이 조작에서 라스눈을 메운 촉매 슬러리를 기판면에 압착공기를 노즐로 뿜어내므로써 제거하고, 기판표면에 두께 약 100㎛의 촉매층이 부착된 라스눈이 관통한 기판을 얻었다. 얻어진 촉매가 부착된 기판은, 대기 중 550℃에서 2시간 소성하여 촉매 엘리멘트(1)로 했다.
상기 촉매 엘리멘트(1)는 소정치수로 절단 후, 두께 2mm의 촉매 구조체틀(도시생략) 내로 제 44 도에 나타낸 예와 마찬가지로, 인접하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 능선이 번갈아 직교하도록 조립하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체(8)를 얻었다. 본 실시예의 촉매 구조체(8)의 단면은 제 16 도와 같이 모식적으로 표시된다.
[실시예 9 및 실시예 10]
라스눈을 메운 슬러리를 압착공기를 내뿜어 라스눈을 관통시키는 조작을 촉매 엘리멘트(1) 전체면에 행하는 실시예 8에 대해서, 돌기부(2) 및 평탄부(3)에만 압착공기를 내뿜어 라스눈을 관통시키는 조작을 하도록 변경하고, 각각 돌기부(2) 및 평탄부(3)의 라스눈이 관통하여 촉매 엘리멘트(1)를 얻었다. 얻어진 촉매 엘리멘트(1)는 실시예 1과 마찬가지로 하여 촉매 구조체로 조립했다. 실시예 9의 촉매 구조체의 단면은 제 17 도와 같이, 실시예 10의 촉매 구조체의 단면은 제 18 도와 같이 모식적으로 표시된다.
[비교예 4]
상기 실시예와 동일한 촉매원료분말을 얻어, 이 촉매원료분말 20kg, Al2O3·SiO2계 무기섬유 3kg, 물 10kg을 니더를 이용해서 1시간 혼련하여 점토형상으로 했다. 이 촉매 페이스트를 폭 500mm, 두께 0.2mm의 SUS 304제 메탈라스 기판에 알루미늄 용사를 실시하여 조면화한 기판에 로울러를 이용하여 라스눈 사이 및 표면에 도포하여 두께 약 0.9mm, 길이 480mm의 판형상 촉매를 얻었다. 이 촉매에 프레스 성형기에 의해 제 4 도와 같은 파형으로 높이가 h=4mm의 돌기부(2)와 폭 P=80mm의 평탄부(3)를 형성하고, 풍건 후 대기중에서 550℃-2시간 소성했다. 얻어진 촉매 엘리멘트(1)를 절단하고, 두께 2mm의 판재로 이루어지는 촉매 구조체틀 내에 모든 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 가스흐름 방향과 평행이 되도록 적층하여, 제 43 도에 나타낸 구성의 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체를 얻었다.
[실시예 11]
실시예 8에서 조제한 것과 동일한 모든 라스눈이 관통한 촉매 엘리멘트(1)와, 비교예 4에서 조제한 것과 동일한 라스눈이 모두 촉매로 채워지고, 눈이 뚫려있지 않은 촉매 엘리멘트(1)를 이용하여, 라스눈이 관통한 촉매 엘리멘트(1)는, 그 돌기부(2)의 방향이 가스흐름에 대해서 직교하도록, 라스눈이 촉매로 채워져서 눈이 뚫려있지 않은 촉매 엘리멘트(1)는, 그 돌기부(2)의 방향이 가스흐름과 평행하게 되도록, 번갈아 적층하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체를 얻었다. 본 실시예의 촉매 구조체의 단면은 제 19 도와 같이 모식적으로 표시된다.
[실시예 12]
실시예 8에서 조제한 것과 동일한 모든 라스눈이 관통한 촉매 엘리멘트(1)를, 그 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)(제 6 도참조)에 대해서 돌기부(2)가 45도의 기울기를 가지도록 절단했다. 이 촉매 엘리멘트(1)를 두께 2mm의 촉매 구조체틀 내에, 표리반전시켜서 번갈아 적층하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체를 얻었다.
[실시예 13]
실시예 9에서 조제한 것과 동일한 돌기부(2)의 라스눈만이 관통하고, 평면부의 라스눈은 촉매로 채워진 촉매 엘리멘트(1)를, 그 직사각형 평면형상의 측둘레(1a)(제 6 도참조)에 대해서 돌기부(2)가 45도의 기울기를 가지도록 절단했다. 이 촉매 엘리멘트(1)를 두께 2mm의 촉매 구조체틀 내에, 표리반전시켜서 번갈아 적층하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체를 얻었다. 본 실시예의 촉매 구조체의 일부사시도는 제 20 도와 같이 모식적으로 표시된다.
[비교예 5]
비교예 4에 이용한 촉매 엘리멘트(1)를 그 돌기부(2)가 가스흐름방향으로 번갈아 직교하는 촉매틀에 조립하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 제 44 도에 나타낸 구성의 촉매 구조체를 얻었다.
[비교예 6]
실시예 8의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 산높이를 4mm에서 8mm로 변경함과 동시에, 돌기부(2)가 가스흐름 방향에 모두 평행이 되도록 하여, 두께 2mm의 판재로 이루어지는 촉매틀 내에 적층하여 제 43 도에 나타낸 구성의 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 480mm의 촉매 구조체를 얻었다.
실시예 8~실시예 13의 촉매 및 비교예 4~비교예 6의 촉매 구조체를 반응기에 충전하고, LPG연소배기가스를 이용하여 표 1의 조건으로 탈질성능을 측정함과 동시에 촉매 구조체에서의 통풍손실(압력손실)을 측정했다. 얻어진 결과를 표 4에 정리했다.
표 4의 결과로 부터 비교예 4와 비교예 6은 통풍손실이 작지만 탈질율이 낮고, 반응속도는 본 발명의 실시예 8~실시예 13의 촉매의 0.5~0.7배로 작은 값이다. 또, 본 발명의 실시예 8~실시예 13과 같은 구조로 라스눈이 관통하고 있지 않은 경우에 상당하는 비교예 5의 경우에는, 고탈질율은 얻을 수 있으나 통풍손실이 현저하게 높다. 이에 대해서, 실시예 8~실시예 10은, 모두 탈질율 및 반응속도를 같은 레벨인 채, 통풍손실은 약 1/2로 작은 것이 판명되었다.
이상과 같이, 본 발명의 라스눈에 관통구멍을 설치한 촉매 구조체는, 고탈질성능과 저통풍손실을 달성할 수 있는 우수한 것이다.
다음에 제 22 도(a), (b)에 나타낸 돌기부(2,2')의 높이가 다른 2종류의 판형상 촉매 엘리멘트(1,1')를, 그들의 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 차례로 적층한 촉매 구조체의 실시예에 관하여 설명한다.
[실시예 14]
실시예 1에 기재한 것과 동일한 촉매분말을 얻고, 그 촉매분말 20kg, Al2O3·SiO2계 무기섬유 3kg, 물 10kg을 니더를 이용해서 1시간 혼련하여 점토형상으로 했다. 이 촉매 페이스트를 폭 500mm, 두께 0.2mm의 SUS304제 메탈라스 기판에 알루미늄 용사를 실시하여 조면화한 기판에 로울러를 이용하여 라스눈 사이 및 표면에 도포하여 두께 약 0.9mm, 길이 500mm의 판형상 촉매를 얻었다. 이 촉매에 프레스성형에 의해 제 22 도(a) 및 제 22 도(b)와 같은 파형의 돌기부(2,2')를 형성하고(돌기부(2)의 높이 h1= 6mm, 돌기부(2')의 높이 h2= 4mm, 평탄부 (3)의 폭 p1= 120mm, 평탄부(3')의 폭 p2= 60mm), 풍건 후 대기 중, 550℃에서 2시간 소성했다(h2/h1= 4/6).
얻어진 촉매 엘리멘트(1,1)를 각각의 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 차례로 적층하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 제 21 도에 나타낸 바와 같은 구성의 촉매 구조체(8)를 얻었다. 여기서, 촉매 엘리멘트(1')의 비교적 높이가 낮은 돌기부(2')의 능선방향이 피처리 가스흐름(6) 방향에 대해서 직교하도록 배치되어 있다.
[실시예 15]
실시예 14와 마찬가지로 조제한 판형상 촉매에, 프레스성형에 의해 제 22 도(a)에 나타낸 돌기부(2)의 높이 h1= 7mm, 평탄부(3)의 폭 P1= 120mm가 되는 파형가공을 행하고, 또 제 22 도(b)에 나타낸 돌기부(2')의 높이 h2= 3mm, 평탄부(3')의 폭 P2= 60mm가 되는 파형가공을 실시하여 풍건 후 대기 중, 550℃에서 2시간 소성했다(h1/h2= 3/7).
얻어진 촉매 엘리멘트(1,1)를 각각의 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 차례로 적층하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 550mm의 제 21 도에 나타낸 바와 같은 구성의 촉매 구조체(8)를 얻었다. 여기서 촉매 엘리멘트(1')의 비교적 높이가 낮은 돌기부(2')의 능선방향은, 피처리 가스흐름(6) 방향에 대해서 직교하도록 배치되어 있다.
[비교예 7]
실시예 14에 이용한 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이를 h1= 5mm로 일정하게 하여 성형한 촉매 엘리멘트를 얻고, 이것을 가스흐름(6) 방향으로 모두 평행이 되도록 배치하여 촉매틀에 조립하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 제 43 도에 나타낸 구성의 촉매유니트를 얻었다.
[비교예 8]
비교예 7에서 성형한 돌기부(2)의 높이 h1가 같은 촉매 엘리멘트(1)를, 그 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈이 1매씩 적층하여, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 제 44 도에 나타낸 구성의 촉매 구조체(8)를 얻었다.
[비교예 9]
실시예 14에 이용한 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1을 10mm로 일정하게 하여 성형한 촉매 엘리멘트를 얻었다. 이것을 가스흐름(6) 방향에 모두 평행이 되도록 배치하여 촉매틀에 조립하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 제 43 도에 나타낸 구성의 촉매 구조체(8)를 얻었다.
실시예 14, 실시예 15의 촉매 및 비교예 7~비교예 9의 촉매 구조체(8)를 반응기에 충전하고, LPG연소배기가스를 이용하여 표 1의 조건으로 탈질성능을 측정함과 동시에 촉매 구조체(8)에서의 통풍저항을 조사했다.
얻어진 결과를 표 5에 정리했다.
표 5에서 분명한 바와 같이 본 발명의 실시예 14, 실시예 15의 촉매 구조체(8)는 비교예 8의 촉매 구조체(8)에 비하여, 보다 통풍저항이 작고, 또한 거의 같은 탈질성능이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또, 비교예 7 및 비교예 9의 촉매 구조체(8)에 비하여, 본 발명의 실시예 14, 실시예 15의 촉매 구조체(8)는 총괄적인 반응속도의 증가에 의해, 현저하게 탈질성능을 향상하는 것이 가능하게 된다.
여기서, 실시예 14에서는, 돌기부(2)의 높이 h1이 6mm(제 22 도(a))의 촉매 엘리멘트(1)와 돌기부(2')의 높이 h2가 4mm(제 22 도(b))의 촉매 엘리멘트(1')를 번갈아 적층한 것이며, 돌기부(2,2')의 정점끼리가 서로 겹치기 때문에 양 촉매 엘리멘트(1,1')의 간격은 10mm가 되고, 비교예 8 및 비교예 9의 촉매 구조체(8)가 인접하는 2개의 촉매 엘리멘트(1)의 간격과 동일하게 된다.
즉, 표 5의 결과로 부터, 동일면적속도로 비교하면 실시예 14는 비교예 9에 비하여 높은 탈질율이 얻어지므로, 요구되는 성능이 80%로 동일한 경우에는, 표 6에 나타낸 바와 같이 필요한 촉매량은 적어도 되며, 콤팩트한 탈질장치가 되는 것을 의미하고 있다.
제 24 도는 실시예 14, 비교예 7 및 비교예 8의 촉매의 가스유속에 대한 촉매활성을 나타낸 도면이며, 제 25 도는, 실시예 14, 비교예 7 및 비교예 8의 촉매의 가스유속에 대한 압력손실의 특성을 나타낸 도면이다.
실시예 14와 비교예 8은, 비교예 7의 평행한 가스유로를 가지는 촉매 구조체(8)와 비교하여, 제 24 도에 나타낸 바와 같이 가스유속 증가에 따라서 급격히 촉매활성이 증가하는 것을 알 수 있다.
여기서, 실시예 14의 촉매 구조체(8)는 가스공탑속도가 2m/s 부근에서는, 비교예 7의 촉매 구조체(8)와 거의 같은 정도까지 촉매활성이 저하하고 있다. 이것은 가스흐름(6)방향에 대해서 직각방향에 존재하는 촉매 엘리멘트(1')의 돌기부(2')가 공탑유속이 빠른 경우에는 난류촉진체로서 작용하는데, 저유속 영역에서는 반대로 흐름의 정체를 형성하기 때문이라고 생각된다.
따라서, 본 발명에 의한 촉매 구조체(8)는 2m/s이상, 바람직하게는 4m/s 이상의 가스유속 영역에서, 동시에 압력손실의 상승이 실용상 문제가 되지않는 10m/s미만, 바람직하게는 8m/s미만으로 하는 것이 바람직하다. 가스공탑속도가 너무 작으면 돌기부(2')가 난류촉진체가 되기 어려우며, 또 공탑속도가 너무 크면 압력손실이 너무 커지게 된다.
다음에, 제 26 도에 나타낸 높이가 다른 돌기부(2,2')를 하나의 판형상 촉매 위에 서로 평행이 되도록 번갈아 설치한 촉매 엘리멘트(1)를, 각 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2,2')의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 복수매, 차례로 적층한 촉매 구조체의 실시예에 관하여 설명한다.
[실시예 16]
실시예 1에 기재한 것과 동일한 촉매분말을 얻고, 그 촉매분말 20kg, Al2O3·SiO2계 무기섬유 3kg, 물 10kg을 니더를 이용해서 1시간 혼련하여 점토형상으로 했다. 이 촉매 페이스트를 폭 500mm, 두께 0.2mm의 SUS 304제 메탈라스 기판에 알루미늄 용사를 실시하여 조면화한 기판에 로울러를 이용하여 라스눈 사이 및 표면에 도포하여 두께 약 0.9mm, 길이 500mm의 판형상 촉매를 얻었다. 이 촉매에 프레스성형에 의해 제 29 도의 단면도에 나타낸 바와 같은 높은 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 낮은 쪽의 돌기부(2')의 높이 h2= 2.5mm, 평탄부 (3)의 폭 P1= 100mm의 촉매 엘리멘트(1)를 형성하고, 풍건 후 대기 중, 550℃에서 2시간 소성했다.
얻어진 촉매 엘리멘트(1)와 동일 높이의 판형상 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1')를, 양자의 돌기부의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층하고, 한쪽의 돌기부(2)의 능선이 가스흐름(6)에 평행이 되도록 제 27 도에 나타낸 촉매틀(4)에 조립하여 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 촉매 구조체(8)를 얻었다.
[비교예 10]
실시예 16에 이용한 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2,2')의 평탄부(3)로부터의 높이를 모두 동일 높이 6mm로 일정하게 하고, 성형한 촉매 엘리멘트를 얻었다. 이것을 제 43 도에 나타낸 바와 같이 가스흐름 방향에 모두 평행하게 되도록 배치하여 촉매틀에 조립해서, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 촉매 구조체를 얻었다.
[비교예 11]
비교예 10에서 성형한 돌기부의 높이가 같은 촉매 엘리멘트를, 제 44 도에 나타낸 바와 같이, 그 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록 번갈아 1매씩 적층하여 촉매를(도시생략)에 조립해서, 세로 150mm X 가로 150mm X 안길이 500mm의 촉매 구조체를 얻었다.
실시예 16의 촉매 및 비교예 10, 비교예 11의 촉매 구조체를 반응기에 충전하고, LPG 연소배기가스를 이용하여 표 1의 조건으로 탈질성능을 측정함과 동시에 촉매 구조체에서의 통풍저항을 조사했다.
얻어진 결과를 표 7에 정리했다.
표 7에서 밝혀진 바와 같이 실시예 16의 촉매 구조체는 비교예 11의 촉매 구조체에 비하여 보다 통풍저항이 작고, 또한 거의 같은 탈질성능이 얻어지는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 16의 촉매 구조체는 비교예 10의 촉매 구조체에 비하여, 총괄적인 반응속도의 증가에 의해 현저하게 탈질성능을 향상하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 제 31 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 능선이 서로 직교하도록, 번갈아 1매씩 중첩시켜서 촉매 구조체를 형성하고, 어느 한쪽의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)가 가스흐름(6)(제 27 도 참조)에 직교하도록 배치하고, 또한, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)에 관하여 가스흐름(6) 방향 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부(2a)까지의 거리(L1,L2)를 중첩시킨 인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격(T)(제 27 도 참조)의 8배 이하가 되도록 구성한 촉매 구조체에 관한 실시예를 설명한다.
[실시예 17-1]
실시예 1에 기재한 것과 동일한 촉매분말을 얻고, 그 촉매분말 20kg, Al2O3·SiO2계 무기섬유 3kg, 물 10kg을 니더를 이용해서 1시간 혼련하여 점토형상으로 했다. 이 촉매 페이스트를 폭 500mm, 두께 0.2mm의 SUS304제 메탈라스 기판에 알루미늄 용사를 실시하여 조면화한 기판에 로울러를 이용하여 라스눈 사이 및 표면에 도포하여 두께 약 0.9mm, 길이 Lmm의 판형상 촉매를 얻었다. 이 촉매에 프레스성형에 의해 제 31 도의 단면도에 나타낸 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 돌기부(2) 사이 피치(L3)를 60mm, 격인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T = 6mm(제 27 도 참조)로 하고, 촉매 엘리멘트(1)를 얻기 위하여 공기 건조 후에 대기중에 2시간동안 550℃에서 구워지고, 제 44 도에 나타낸 바와 같은 촉매 구조체(8)을 얻었다. 이때, 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로부터 한개째의 돌기부(2) 까지의 거리(L1,L2)를 모두 30mm(인접접촉매간의 간격의 5배)로 했다.
[실시예 18-1]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1) 및 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 6mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 22매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로부터 한개째의 돌기부(2a)의 거리(L1,L2)를 모두 50mm(인접 촉매 간의 간격의 약 8배)로 했다.
[비교예 12-1]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매엘리멘트(1) 및 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 돌기부(2) 사이 피치(L3)= 60mm, 촉매간 간격 T = 60mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 22매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부(2a)의 거리(L1,L2)를 모두 60mm(인접 촉매 엘리멘트간의 간격의 약 10배)로 했다.
[실시예 17-2]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 5mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 6mm, 촉매간 간격 T = 8mm로한 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 18매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 40mm(인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격의 5배)로 했다.
[실시예 18-2]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 5mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 9mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 18매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 64mm(인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격의 8배)로 했다.
[비교예 12-2]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 5mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 8mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 18매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 80mm(인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격의 10배)로 했다.
[실시예 17-3]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 7mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 10mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 15매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 50mm(인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격의 5배)로 했다.
[실시예 18-3]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 7mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 10mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 15매), 가스흐름(6)에 직교하는 돌기부(2)를 가지는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 80mm(인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격의 8배)로 했다.
[비교예 12-3]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)의, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 7mm, 동시에 돌기부(2) 사이 피치(L3) = 60mm, 촉매간 간격 T = 10mm의 경우에 있어서 (촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 15매), 가스흐름에 직교하는 돌기부를 가지는 촉매 엘리멘트의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 100mm(인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격의 10배)로 했다.
실시예 17-1~실시예 17-3, 실시예 18-1~실시예 18-3, 비교예 12-1~비교예 12-3의 촉매 구조체(8)를 반응기에 충전하고, LPG 연소배기가스를 이용하여 표 1(면적속도는 20~80m/h로 했다.)에 나타낸 조건으로 탈질성능, 촉매 유니트의 압력손실을 측정하고, 각각의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1, 촉매간 간격 T로 비교를 하였다.
측정결과의 유속특성을 제 33 도, 제 34 도, 제 35 도의 그래프에 나타낸다.
각각의 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1, 촉매간 간격 T의 치수가 동일한 촉매 구조체(8)마다 결과를 비교하면, 실시예 17-1~실시예 17-3, 실시예 18-1~실시예 18-3은 비교예 12-1~비교예 12-3에 비하여 분명히 촉매활성은 높은 결과로 되어 있다.
또, 실시예 17-1~실시예 17-3과 실시예 18-1~실시예 18-3을 비교하면, 실시예 17-1~실시예 17-3의 경우가 고촉매활성으로 되어 있다. 즉, 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부(2)의 거리(L1,L2)가 인접촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T의 8배 이하라면 고성능을 유지할 수가 있고, 특히 5배 이하라면 더 좋은 결과로 되고 있다. 또, 상기 거리(L1,L2)가 상기 간격 T의 8배 이상이 되면, 단말형상의 휨에 의해 성능이 현저히 저하한다.
다음에, 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부(2a,2a) 사이의 거리(L-(L1+ L2))를 등분한 소정피치(L3)로 돌기부(2)를 설치하고, 이 피치(L3)를 인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T(제 27 도 참조)의 10~23배가 되도록 구성한 촉매 구조체의 실시예에 관련한 실험예에 관하여 설명한다.
가스흐름(6)에 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)사이의 피치(L3)(제 31 도 참조)의 거리와 압력손실의 관계에 관하여 검증했다.
[실험 1]
실시예 17-1에 나타낸 촉매 구조체(8)에 있어서, 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T = 6mm(촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm)의 경우(촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 22매), 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 양끝단으로 부터 한개째의 돌기부의 거리(L1,L2)를 모두 10mm(인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격이 약 1.7배)로 하고, 돌기부간의 피치(L3)를 20, 40, 60, 80, 120, 140, 160mm(인접 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T의 약 3~27배)로 변화시켜서 LPG 연소배기가스를 이용하고, 표 1의 조건(단, 촉매입구가스 유속 6m/s)으로 압력손실을 측정했다.
돌기부간 피치(L3) = 60mm에서의 촉매 엘리멘트의 전체길이 (L)를 500mm로 하고, 각각의 돌기부간 피치 (L3)에 있어서 상기 길이 (L)을 (L3) = 60mm 피치와 동등한 활성이 되는 길이로 하고, 그 때의 압력손실을 (L3) = 60mm 피치의 값을 1로 하여 비교해서, 제 36 도에 나타냈다.
[실험 2]
상기 실험 1과 마찬가지의 실험을 촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T = 8mm(가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 5mm)의 경우(촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 18매)에 있어서도 돌기부(2) 사이 피치(L3)를 40, 60, 80, 120, 140, 180, 200mm(인접 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T의 약 5~25배)로 변화시켜서 행하고, 결과를 실험 1과 마찬가지의 비교방법으로 제 37 도에 나타냈다.
[실험 3]
실험 1과 마찬가지의 실험을 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T = 10mm(가스흐름(6)에 돌기부(2)가 평행하게 위치하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 3mm, 가스흐름(6)에 돌기부(2)가 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1= 7mm)의 경우(촉매 엘리멘트(1)의 충전매수 15매)에 있어서도 돌기부(2) 사이의 피치(L3)를 60, 80, 100, 130, 160, 200, 230, 250mm(인접촉매 엘리멘트(1)사이의 간격 T의 6~25배)로 변화시켜서 행하고, 결과를 실험 1과 마찬가지의 비교방법으로 제 38 도에 나타냈다.
제 36 도, 제 37 도, 제 38 도는 모두 아래로 볼록한 그래프가 되어 압력손실은 실험 1에서는, 돌기부(2) 사이 피치(L3)가 60~140mm구간에 있어서 최저레벨이 되고, 실험 2에서는 피치(L3)가 80~180mm, 실험 3에서는 피치(L3)가 100~230mm구간에서 최저레벨로 되어 있다. 즉, 동일한 활성이 되는 촉매량(길이)으로 한 경우, 돌기부(2)의 사이 피치 (L3)는 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T의 10~23배가 되는 것이 가장 압력손실을 낮게 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
이상의 실시예 17-1~실시예 18-3과 실험 1~실험 3의 결과에 의거하여, 다음 사항이 판명되었다.
즉, 예를 들면 실시예 17-1의 촉매 구조체에 있어서, 가스흐름(6)에 직교하는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이 h1을 변화시키고, 번갈아 고저 2종류의 높이의 돌기부(2,2')를 가지는 촉매 엘리멘트(1)를 제 27 도에 나타낸 바와 같은 촉매 구조체(8)(촉매 엘리멘트(1')의 가스흐름(6)에 평행한 돌기부(2)의 높이는 촉매 엘리멘트(1)의 돌기부(2)의 높이와 같음)를 형성하는 경우, 제 32 도에 나타낸 촉매 엘리멘트(1)의 끝단부로 부터 돌기부(2)까지의 거리(L1,L2)를 촉매 엘리멘트(1) 사이의 간격 T(제 27 도)의 8배이상, 돌기부(2) 사이 피치(L4,L5)를 인접 촉매 엘리멘트(1)의 간격 T의 10~23배로 제한하므로써, 단말형상의 휨이 없고, 압력손실을 낮게 억제할 수 있다.
다음에, 본 발명의 촉매 구조체와 종래기술의 촉매 구조체와의 성능비교를 하기 위해, 다음과 같은 실험을 하였다.
① 실시예 1의 촉매 구조체(제 6 도(a)에 나타낸 적층형식으로 돌기부(2)의 가스흐름(6)에 대한 경사각도 θ가 45도로 인접 촉매 엘리멘트(1,1)(돌기부(2)의 평탄부(3)로 부터의 높이 2.5mm, 평탄부(3)의 폭 80mm)를 적층하여 얻어지는 촉매 구조체(Ⅰ)과
② 실시예 8의 촉매 구조체(제 44 도에 나타낸 적층형식으로 돌기부(2)의 가스흐름(6)에 대한 경사각도 θ가 90도로 인접 촉매 엘리멘트(1,1)(돌기부(2)의 평탄부(3)로 부터의 높이 4mm, 평탄부(3)의 폭 80mm : 라스눈은 관통되어 있다.)를 적층하여 얻어지는 촉매 구조체(Ⅱ)와
③ 비교예 2의 촉매 구조체(제 44 도에 나타낸 적층형식으로 돌기부(2)의 가스흐름(6)에 대한 경사각도 θ가 90도로 인접 촉매 엘리멘트(1,1)(돌기부(2)의 평탄부(3)로부터의 높이 2.5mm, 평탄부(3)의 폭 80mm : 라스눈은 관통되어 있지 않다)를 적층하여 얻어지는 촉매 구조체(Ⅲ)과
④ 제 47 도에 나타낸 물결형상의 촉매 엘리멘트(10)(돌기부(9)의 전체의 높이 5mm : 단 그 엘리멘트 위에 도포되어 있는 촉매성분은 상기 ①~③의 것과 동일)를 인접 촉매 엘리멘트(10,10)의 돌기부(9)의 능선이 서로 직교하고, 가스흐름(6)에 대해서 각도 45도의 경사각도로 배치하여 적층된 촉매 구조체(11)(Ⅳ)를 이용하고, LPG배기가스를 이용한 조건에서 총괄반응속도 정수와 가스유속, 및 압력손실과 가스유속의 관계를 조사했다. 그 결과를 각각 제 39 도, 제 40 도에 나타낸다. 또, 제 41 도에 동일 탈질성능 베이스에서의 압력손실을 비교한 데이터를 나타낸다.
제 39 도, 제 40 도, 제 41 도의 결과에서 밟혀진 바와 같이, 제 47 도에 나타낸 촉매구조체(Ⅳ)를 이용하는 경우에 비하여 본 발명의 촉매 구조체의 압력손실은 동일 탈질성능 베이스에서 현저히 큰 것을 알 수 있다. 이 실시예 1과 제 1 도의 촉매 구조체 사이의 동일 탈질성능 베이스에서의 압력손실의 차(약 130mmAq/m)는 전력소비 비용으로 연간 발전출력 73,000kw의 경우, 약 240 킬로달러의 차가 된다.
본 발명의 촉매 구조체는, 통풍저항을 낮게 억제하여 가스의 흩뜨러짐에 의해 촉매성능을 향상시킬 수가 있고, 콤팩트한 장치를 제공할 수가 있다. 본 발명의 촉매 구조체는 여러가지의 피처리가스의 촉매반응의 장치로서 이용할 수가 있다. 예를 들면, 탈취촉매장치, 촉매연소장치, 연료개질장치 등이다. 그 중에서, 배기가스 중의 질소산화물을 암모니아 환원제의 존재하에서 탈질하는 배기가스 탈질장치 중에 이용하는 경우가 본 발명의 촉매 구조체의 사용예의 가장 전형적인 예이다.

Claims (61)

  1. 축방향과 그 사이에 배치하는 측벽으로서 사이에서 가스흐름방향을 규정하는 입구 및 출구를 가지는 촉매틀과; 상기 입구와 출구 사이에서 상기 촉매틀 내에 설치된 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트와, 촉매성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트는 촉매성분을 담지하고 제 1의 돌기부를 구획하는 평탄부과 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 복수매의 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되며, 상기 제 1의 돌기부는 상기 축방향으로 제1각에서 배열되고 복수매의 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 상기 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 번갈아 적층하며, 각 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 촉매성분을 담지하고 제 2의 돌기부를 구획하는 평탄부과 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지며, 상기 제 2의 돌기부는 상기 축방향으로 제1각과는 다른 제2각에서 배열되고; 상기 평탄부는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 위한 반대면을 규정하고 각 판형상의 촉매 엘리멘트는 상기 돌기부에 의해 형성된 봉우리를 가지며 그의 양 반대면으로부터 배치됨으로써, 상기 적층에서 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에서의 접촉은 그들 각각의 돌기부 사이에서 접촉하며; 또한 상기 제1각 및 제2각에서 적어도 하나는 0°를 넘고 90°미만인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 동일하지만 상기 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트의 반대측에 대하여 역전된 상기 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트의 반대측으로 배열된 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  3. 제1항에 있어서, 제 1의 돌기부는 축방향과 가스흐름방향에 평행하게 배치되도록 제1각은 0°이고, 제2각은 0°를 넘고 90°미만인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체
  4. 제3항에 있어서, 인접한 제 1과 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에 삽입되고, 축방향과 가스흐름방향에 평행하게 배열된 제 3의 돌기부를 가지는 복수매의 제 3의 판형상의 촉매 엘리멘트와 ; 또한 상기 제 3의 판형상의 촉매 엘리멘트와 동일하고 제 3의 판형상의 촉매 엘리멘트에 대하여 역전되며 제 1 또는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트와 접촉하여 적층에서 번갈아 배열된 복수매의 제 4의 판형상의 촉매 엘리멘트를 더욱 포함하여 구성되는 촉매 구조체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하나의 각은 30°를 넘고 60°미만인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트 각각은 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지며, 상기 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 동일한 높이의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제 1의 돌기부는 상기 제 2의 돌기부에 의해 형성된 봉우리보다 상기 반대면으로부터 더욱 확장되는 봉우리를 형성하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 돌기부는 S-커브형상, 지그재그형상 또는 볼록형상, 릴리프형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트에 담지된 상기 촉매성분은 탈질촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  11. 제1항에 있어서, 각 판형상의 촉매 엘리멘트는 그의 다른 돌기부보다 긴 하나의 돌기부를 가지며, 상기 하나의 긴 돌기부는 각각 상기 촉매틀의 입구 및 출구 가까운 측벽과 접촉하여 반대 끝단을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  12. 촉매성분을 담지하며 피치에서 형성된 돌기부와 돌기부 사이에서 배치되는 평탄부를 가지는 복수매의 판형상 촉매 엘리멘트의 적층으로 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 촉매 엘리멘트의 돌기부는 가스흐름을 가스흐름방향으로 연속적 또는 단계적으로 부분적으로 막도록 배치되고, 돌기부의 배치방향에서 서로 다른 두 종류의 판형상 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  13. 제1항에 기재된 촉매 구조체를 피처리가스 유로에 배치한 가스정화장치.
  14. 입구, 출구 및 사이에 배치된 측벽을 가지며, 상기 입구 및 출구는 축방향으로서 사이에서 가스흐름 방향을 규정하는 촉매틀과; 상기 입구와 출구 사이에서 상기 촉매틀 내에 설치된 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트와, 촉매 성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트는 적층을 형성하도록 입구와 출구사이의 촉매틀내에 설치된 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트로 구성되고, 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 촉매성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부로 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지며, 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 복수의 개구를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 평탄부는 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트의 반대면을 규정하고 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 돌기부에 의해 형성된 봉우리를 가지며 그의 양 반대면으로부터 배치함으로써, 적층에서 인접한 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에서 접촉은 각각 돌기부 사이에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  16. 제14항에 있어서, 상기 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 부가적으로 촉매성분에 의해 막힌 복수의 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  17. 제14항에 있어서, 구멍뚫린 판은 촉매성분으로 막힌 평탄부에서 구멍을 가지며 열린 돌기부에 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  18. 제14항에 있어서, 구멍뚫린 판을 열린 평탄부에 구멍을 가지며 촉매성분으로 막힌 돌기부에 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  19. 제14항에 있어서, 상기 적층에서 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트는 각각의 돌기부 사이에서 접촉됨으로써 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이의 접촉각은 각각의 돌기부 사이에서 90°인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  20. 제14항에 있어서, 복수매의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 상기 축방향으로 90°에서 배열된 제2 세트의 판형상의 촉매 엘리멘트와 교차하는 제1 세트의 판형상의 촉매 엘리멘트와 제2 세트의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  21. 제20항에 있어서, 각각 입구와 출구를 통과하는, 상기 제2 세트의 각 촉매기판의 대향 가장자리는 거기에서 가장 가까운 돌기부의 중심으로부터 거리 L로 각각 간격을 두며; L≤8T
    여기서 T는 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 평탄부 사이에 간격을 둔 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  22. 제14항에 있어서, 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부가 가스흐름을 축방향에 대하여 연속적으로 또는 단계적으로 부분적으로 막도록 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  23. 제14항에 있어서, 복수매의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 축방향으로 제1각에서 제 1의 돌기부로서 배열된 상기 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 제1각과는 다르고 축방향으로 제2각에서 제 2의 돌기부로서 배열된 돌기부를 가지는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 제1각 및 제2각의 적어도 하나는 0°를 넘고 90°미만인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  24. 제14항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 두 종류의 다른 높이의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  25. 제14항에 있어서, 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 두 종류의 다른 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 동일 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  26. 제14항에 있어서, 상기 복수매의 구멍뚫린 판형상의 촉매엘리멘트는 제1 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 제1 높이 미만의 제2 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 제 1 및 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  27. 제14항에 있어서, 상기 돌기부는 S-커브형상, 지그재그형상 또는 볼록형상, 릴리프형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  28. 제14항에 있어서, 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 메탈라스인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  29. 제14항에 있어서, 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트에 담지된 촉매성분은 탈질촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  30. 제14항에 기재된 촉매 구조체를 피처리가스 유로에 배치한 가스정화장치.
  31. 입구, 출구 및 사이에 배치된 측벽을 가지며, 상기 입구 및 출구는 축방향으로서 사이에서 가스흐름 방향을 규정하는 촉매틀과; 상기 입구와 출구 사이에서 상기 촉매틀 내에 설치된 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트와, 촉매성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 복수매의 촉매엘리먼트는 복수매의 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 복수매의 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트로 구성되며, 또한 각 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 제 1의 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 제 1의 평행돌기부를 가지며, 상기 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 적어도 한 부분이 열린 구멍을 가지며, 상기 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 적층을 형성하기 위하여 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 번갈아 촉매틀내에 설치되고, 각 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 촉매성분을 담지하고 제 2의 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 제 2의 평행돌기부를 가지며, 상기 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 촉매성분에 의해 전부 막힌 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  32. 제31항에 있어서, 상기 평탄부는 상기 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트의 반대면을 규정하고, 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 돌기부에 의해 형성된 봉우리를 가지며 그의 양 반대면으로부터 확장됨으로써 상기 적층에서 인접한 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트 사이의 접촉은 그들의 각각의 돌기부 사이에서 접촉하는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  33. 제31항에 있어서, 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 그들의 평탄부에서 촉매성분으로 막힌 구멍을 가지며 돌기부에서 열린 구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  34. 제31항에 있어서, 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 평탄부에서 열린 구멍을 가지며, 돌기부에서 촉매성분으로 막힌 구멍을 가진 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  35. 제31항에 있어서, 상기 적층에서 인접한 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 각각 돌기부 사이에서 접촉됨으로써 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이의 접촉각은 각각의 돌기부 사이에서 90°인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  36. 제35항에 있어서, 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트의 상기 돌기부의 하나 또는 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부가 상기 축방향으로 90°에서 배열되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  37. 제31항에 있어서, 입구와 출구를 각각 통과하는 상기 제2 세트의 각 촉매기판의 대향 가장자리는 거기에서 가장 가까운 돌기부의 중심으로부터 거리 L로 각각 간격을 두며; L≤8T
    여기서 T는 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 평탄부 사이에서 간격을 둔 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  38. 제31항에 있어서, 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부가 축방향에 대해 가스흐름을 연속적 또는 단계적으로 부분적으로 막기 위해 배열된 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  39. 제31항에 있어서, 복수매의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 축방향으로 제1각에서 배열된 제 1의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 상기 제1각과 다른, 제2각에서 축방향으로 배열된 제 2의 돌기부를 가지는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트로 만들어지며, 제1각 및 제2각의 적어도 하나는 0°를 넘고 90°미만인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  40. 제31항에 있어서, 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 동일하지만, 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트의 대향측에 대하여 역전된 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트의 대향측으로 배열된 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  41. 제31항에 있어서, 각 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  42. 제31항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 동일 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  43. 제31항에 있어서, 복수매의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 제1 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트와 상기 제1 높이 미만인 제2 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매엘리멘트를 포함하며, 제 1 및 제 2의 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  44. 제31항에 있어서, 단면에서 상기 돌기부는 S-커브형상 지그재그 또는 볼록형상인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  45. 제31항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트는 메탈라스인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  46. 제31항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트에 담지된 촉매성분은 탈질촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  47. 제31항에 기재된 촉매를 피처리가스 유로에 배치한 가스정화장치.
  48. 입구, 출구 및 사이에 배치된 측벽을 가지며, 상기 입구 및 출구는 축방향으로서 사이에서 가스흐름 방향을 규정하는 촉매틀과; 적층을 형성하기 위하여 상기 입구와 출구 사이에서 상기 촉매틀 내에 설치된 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트와, 촉매성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 상기 적층에서 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트는 각각 돌기부 사이에서 접촉됨으로써 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부는 그 사이에서 90°의 접촉각을 규정하며, 또한 상기 축방향으로 90°에서 배열된 적어도 하나의 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부와, 각각 상기 입구와 출구를 통과하는 상기 적어도 하나의 촉매기판의 대향 가장자리는 거기에서 가장 가까운 돌기부의 중심으로부터 거리 L 로 각각 간격을 두며; L≤8T
    여기서 T는 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 평탄부 사이에 간격을 둔 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  49. 제48항에 있어서, 각 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  50. 제48항에 있어서, 상기 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 동일 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  51. 제48항에 있어서, 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트는 제1 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 상기 제1 높이 미만인 제2 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  52. 제48항에 있어서, 단면에서 상기 돌기부는 S-커브형상 지그재그 또는 블록형상인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  53. 제48항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트에 담지된 상기 촉매성분은 탈질촉매인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  54. 제48항에 기재된 촉매 구조체를 피처리가스 유로에 배치한 가스 정화장치.
  55. 입구, 출구 및 사이에 배치된 측벽을 가지며, 상기 입구 및 출구는 축방향으로서 사이에서 가스흐름 방향을 규정하는 촉매틀과; 적층을 형성하기 위하여 상기 입구와 출구 사이에서 상기 촉매틀 내에 설치된 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트와, 촉매성분을 담지하고 돌기부를 구획하는 평탄부와 함께 그의 하나의 치수를 교차하여 간격을 둔 평행돌기부를 가지는 각 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하여 구성되는 촉매 구조체에 있어서; 상기 적층에서 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트는 각각 돌기부 사이에서 접촉됨으로써 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부 사이에서 접촉각은 각각 돌기부 사이에서 90°이며, 또한 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트 사이에서 판형상의 촉매 엘리멘트의 돌기부의 하나가 상기 축방향으로 90°에서 배열되며, 각각 상기 입구와 출구를 통과하는 상기 적어도 하나의 촉매기판의 대향가장자리는 거기에서 가장 가까운 돌기부의 중심으로부터 거리 L 로 각각 간격을 두며; L≤8T
    여기서 T는 인접한 판형상의 촉매 엘리멘트의 평탄부 사이에 간격을 두며, 각 촉매엘리멘트의 돌기부는 상기 대향 가장자리에 대해 각각 가장 가까운 돌기부사이에 공간을 동등하게 나눔으로써 결정된 간격과 동등한 피치 P에서 배열된 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  56. 제55항에 있어서, 각 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  57. 제55항에 있어서, 상기 판형상의 촉매 엘리멘트는 다른 높이의 두 종류의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 동일 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  58. 제55항에 있어서, 복수매의 판형상의 촉매 엘리멘트는 제1 높이의 돌기부를 가지는 제 1의 판형상의 촉매 엘리멘트와 상기 제1 높이 미만인 제2 높이의 돌기부를 가지는 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트를 포함하며, 제 1 및 제 2의 판형상의 촉매 엘리멘트는 번갈아 적층되는 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  59. 제55항에 있어서, 단면에서 상기 돌기부는 S-커브형상 지그재그 또는 볼록형상인 것을 특징으로 하는 촉매 구조체.
  60. 제55항에 있어서, 상기 구멍뚫린 판형상의 촉매 엘리멘트에 담지된 상기 촉매성분은 탈질촉매인 것인 특징으로 하는 촉매 구조체.
  61. 제55항에 기재된 촉매 구조체를 피처리가스 유로에 배치한 가스 정화장치.
KR1019960703028A 1994-11-15 1995-11-14 촉매 구조체와 피처리가스 정화장치 KR100256213B1 (ko)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP94-280869 1994-11-15
JP28086994 1994-11-15
JP95-7112 1995-01-20
JP711295 1995-01-20
JP95-85636 1995-04-11
JP8563695 1995-04-11
JP95-191648 1995-07-27
JP19164895 1995-07-27
JP95-196744 1995-08-01
JP19674495 1995-08-01
PCT/JP1995/002323 WO1996014920A1 (fr) 1994-11-15 1995-11-14 Structure de catalyseur et appareil de purification de gaz

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960706369A KR960706369A (ko) 1996-12-09
KR100256213B1 true KR100256213B1 (ko) 2000-05-15

Family

ID=27518783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960703028A KR100256213B1 (ko) 1994-11-15 1995-11-14 촉매 구조체와 피처리가스 정화장치

Country Status (16)

Country Link
US (2) US5792432A (ko)
EP (3) EP1027917B2 (ko)
JP (2) JP4293569B2 (ko)
KR (1) KR100256213B1 (ko)
CN (1) CN1122560C (ko)
AT (2) ATE222794T1 (ko)
AU (1) AU692616B2 (ko)
CA (1) CA2178842C (ko)
CZ (1) CZ293710B6 (ko)
DE (2) DE69527943T2 (ko)
ES (2) ES2181794T3 (ko)
FI (1) FI119682B (ko)
PL (1) PL183015B1 (ko)
RU (1) RU2158634C2 (ko)
TW (1) TW301614B (ko)
WO (1) WO1996014920A1 (ko)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5792432A (en) * 1994-11-15 1998-08-11 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Catalyst unit and gas purifying apparatus
DE19647400A1 (de) * 1996-11-15 1998-05-28 Siemens Ag Plattenkatalysator
DE19702569A1 (de) * 1997-01-24 1998-07-30 Siemens Ag Plattenkatalysator
DE59807201D1 (de) * 1997-08-22 2003-03-20 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Von fluiden durchströmbarer, poröser körper mit diesen durchziehenden kanälen und verfahren zum herstellen des körpers
TW396052B (en) * 1997-11-12 2000-07-01 Babcock Hitachi Kk Exhaust emission control catalyst element, catalyst structure, production method thereof, exhaust emission control apparatus and exhaust emission control method using the apparatus
US6616909B1 (en) * 1998-07-27 2003-09-09 Battelle Memorial Institute Method and apparatus for obtaining enhanced production rate of thermal chemical reactions
US20020119079A1 (en) * 1999-12-10 2002-08-29 Norbert Breuer Chemical microreactor and microreactor made by process
DE10003090A1 (de) * 2000-01-25 2001-07-05 Siemens Ag Durchströmbare Katalysatoranordnung sowie Verwendung der Katalysatoranordnung
WO2002014222A1 (fr) * 2000-08-10 2002-02-21 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Procede de traitement d'eaux usees contenant de l'ammoniaque et appareil correspondant
DE10057420A1 (de) * 2000-11-20 2002-06-06 Emitec Emissionstechnologie Mehrstufiger Shiftreaktor und Reformeranlage
US6821490B2 (en) * 2001-02-26 2004-11-23 Abb Lummus Global Inc. Parallel flow gas phase reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas
US6663839B2 (en) * 2001-02-26 2003-12-16 Abb Lummus Global Inc. Radial flow gas phase reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas
US7250151B2 (en) * 2002-08-15 2007-07-31 Velocys Methods of conducting simultaneous endothermic and exothermic reactions
US7014835B2 (en) 2002-08-15 2006-03-21 Velocys, Inc. Multi-stream microchannel device
US7693850B2 (en) * 2004-07-19 2010-04-06 Rightorder, Inc. Method and apparatus for adding supplemental information to PATRICIA tries
JP5312991B2 (ja) * 2009-03-11 2013-10-09 株式会社 ナノ・キューブ・ジャパン 反応装置およびシート状部材
JP5863371B2 (ja) * 2011-10-06 2016-02-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 触媒構造体
JP5896883B2 (ja) * 2012-11-13 2016-03-30 三菱日立パワーシステムズ株式会社 排ガス浄化用触媒構造体
JP2015163385A (ja) * 2014-01-28 2015-09-10 カルソニックカンセイ株式会社 ハニカム構造体
DE102015209988A1 (de) 2014-06-02 2015-12-03 Johnson Matthey Public Limited Company Beschichtete Artikel mit hohen KNOx/KSOx-Verhältnissen für die selektive katalytische Reduktion
WO2016076994A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Exxonmobil Upstream Research Company High capacity structures and monoliths via paste imprinting
US10156157B2 (en) * 2015-02-13 2018-12-18 United Technologies Corporation S-shaped trip strips in internally cooled components
JP6812440B2 (ja) * 2016-08-01 2021-01-13 株式会社Ihi 充填材及びその製造方法
JP6919274B2 (ja) * 2017-03-31 2021-08-18 株式会社Ihi 触媒反応器
JP6939022B2 (ja) * 2017-03-31 2021-09-22 株式会社Ihi 触媒反応器
CN108654368A (zh) * 2018-06-15 2018-10-16 苏州西热节能环保技术有限公司 燃气scr脱硝催化剂模块及降低燃气scr脱硝催化剂阻力的方法
JP2020044461A (ja) * 2018-09-14 2020-03-26 三菱日立パワーシステムズ株式会社 脱硝装置
JP7195094B2 (ja) * 2018-09-20 2022-12-23 三菱重工業株式会社 排ガス浄化用触媒構造体
JP7244444B2 (ja) * 2020-01-28 2023-03-22 三菱重工業株式会社 脱硝触媒構造体
GB2601741A (en) * 2020-12-03 2022-06-15 Jemmtec Ltd Packing member
CN112843986A (zh) * 2021-03-11 2021-05-28 北京清新环境技术股份有限公司 烟气净化模块及烟气处理装置
US11549422B1 (en) 2021-12-06 2023-01-10 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Exhaust system for a combustion engine including a flow distributor

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285838A (en) * 1977-12-08 1981-08-25 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Method of producing plate-shaped catalyst unit for NOx reduction of exhaust gas
JPH0268145A (ja) * 1988-09-02 1990-03-07 Babcock Hitachi Kk 窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5112446Y2 (ko) * 1971-05-10 1976-04-03
JPS5736012B2 (ko) * 1974-03-29 1982-08-02
JPS5626819Y2 (ko) * 1977-01-18 1981-06-25
JPS5850137B2 (ja) * 1977-10-17 1983-11-09 バブコツク日立株式会社 単位板状触媒及び板状触媒装置
JPS5479188A (en) * 1977-12-08 1979-06-23 Babcock Hitachi Kk Platelike catalyst
JPS54135687A (en) * 1978-04-12 1979-10-22 Babcock Hitachi Kk Parallel flow catalyst
JPS55132640A (en) * 1979-04-02 1980-10-15 Babcock Hitachi Kk Plate catalyst
JPS55152552A (en) * 1979-05-14 1980-11-27 Babcock Hitachi Kk Plate catalyst assemblage
JPS6128377A (ja) * 1984-07-20 1986-02-08 東洋ガラス株式会社 合せガラス板による灰皿の製造方法
EP0201614B1 (de) † 1985-05-14 1989-12-27 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Reaktor zum Durchführen von heterogenen, katalysierten chemischen Reaktionen
DE3528881A1 (de) † 1985-08-12 1987-02-12 Interatom Katalysatortraegerfolie
DE8527885U1 (de) * 1985-09-30 1988-02-18 INTERATOM GmbH, 5060 Bergisch Gladbach Aus Blechen gewickelter oder geschichteter metallischer Katalysatorträgerkörper mit Doppel- oder Mehrfachwellenstruktur
DE3713209A1 (de) * 1987-04-18 1988-11-03 Thyssen Edelstahlwerke Ag Wabenkoerper zur reinigung der abgase von verbrennungskraftmaschinen
DE8705723U1 (de) * 1987-04-18 1987-06-19 Thyssen Industrie Ag, 4300 Essen Wabenkörper zur Reinigung der Abgase von Verbrennungskraftmaschinen
JP2638081B2 (ja) * 1988-06-01 1997-08-06 バブコツク日立株式会社 薄肉板状脱硝触媒
JP2635739B2 (ja) * 1988-12-21 1997-07-30 バブコツク日立株式会社 窒素酸化物除去用触媒およびその製造方法
DE8900467U1 (de) † 1989-01-17 1990-05-17 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 5204 Lohmar Metallischer Wabenkörper, vorzugsweise Katalysator-Trägerkörper mit Mikrostrukturen zur Strömungsdurchmischung
DE8901773U1 (de) * 1989-02-15 1990-03-22 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Katalysator-Formkörper mit Abstandshaltern
JP2813679B2 (ja) * 1989-05-08 1998-10-22 臼井国際産業株式会社 排気ガス浄化装置
DE8909128U1 (de) * 1989-07-27 1990-11-29 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 5204 Lohmar Wabenkörper mit internen Anströmkanten, insbesondere Katalysatorkörper für Kraftfahrzeuge
US5073236A (en) † 1989-11-13 1991-12-17 Gelbein Abraham P Process and structure for effecting catalytic reactions in distillation structure
DE8914485U1 (de) * 1989-12-08 1990-02-22 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Katalysator-Formkörper mit Strömungskanälen unterschiedlicher Breite
JP3096302B2 (ja) * 1989-12-11 2000-10-10 ゲブリユーダー ズルツアー アクチエンゲゼルシヤフト 不均一反応型の反応器及び反応器用触媒
JPH03181338A (ja) † 1989-12-11 1991-08-07 Gebr Sulzer Ag 触媒エレメントおよび触媒反応用反応器
DE59309277D1 (de) * 1993-03-25 1999-02-18 Sulzer Chemtech Ag Als Wärmeübertrager ausgebildetes Packungselement für Stoffaustausch- oder Stoffumwandlungs-Verfahren
DE4316132A1 (de) * 1993-05-13 1994-11-17 Siemens Ag Plattenkatalysator
DE4316131A1 (de) * 1993-05-13 1994-11-17 Siemens Ag Plattenkatalysator
EP0631813B1 (de) † 1993-06-30 1998-01-07 Sulzer Chemtech AG Katalysierender Festbettreaktor
US5792432A (en) * 1994-11-15 1998-08-11 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Catalyst unit and gas purifying apparatus
JPH0929109A (ja) * 1995-07-21 1997-02-04 Usui Internatl Ind Co Ltd メタル担体

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4285838A (en) * 1977-12-08 1981-08-25 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Method of producing plate-shaped catalyst unit for NOx reduction of exhaust gas
JPH0268145A (ja) * 1988-09-02 1990-03-07 Babcock Hitachi Kk 窒素酸化物除去用板状触媒の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2178842C (en) 2000-05-30
EP0744207B1 (en) 2002-08-28
DE69534984D1 (de) 2006-06-14
EP1027917B2 (en) 2009-02-25
ATE325648T1 (de) 2006-06-15
JP2006015344A (ja) 2006-01-19
EP1027917A1 (en) 2000-08-16
CZ151796A3 (en) 1997-02-12
JP4544465B2 (ja) 2010-09-15
CN1138301A (zh) 1996-12-18
ES2181794T3 (es) 2003-03-01
CN1122560C (zh) 2003-10-01
US5792432A (en) 1998-08-11
KR960706369A (ko) 1996-12-09
EP1027917B1 (en) 2006-05-10
ES2262463T3 (es) 2006-12-01
DE69527943D1 (de) 2002-10-02
EP1284155A2 (en) 2003-02-19
WO1996014920A9 (fr) 2005-03-31
PL183015B1 (pl) 2002-05-31
AU3856895A (en) 1996-06-06
EP1284155A3 (en) 2003-09-10
US6063342A (en) 2000-05-16
EP0744207A4 (en) 1997-04-02
DE69534984T2 (de) 2006-09-21
AU692616B2 (en) 1998-06-11
DE69534984T3 (de) 2009-07-23
DE69527943T2 (de) 2003-01-02
FI962745A (fi) 1996-07-04
WO1996014920A1 (fr) 1996-05-23
PL315124A1 (en) 1996-10-14
TW301614B (ko) 1997-04-01
ATE222794T1 (de) 2002-09-15
RU2158634C2 (ru) 2000-11-10
EP0744207A1 (en) 1996-11-27
JP4293569B2 (ja) 2009-07-08
CZ293710B6 (cs) 2004-07-14
FI962745A0 (fi) 1996-07-04
CA2178842A1 (en) 1996-05-23
FI119682B (fi) 2009-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100256213B1 (ko) 촉매 구조체와 피처리가스 정화장치
US4455281A (en) Plate-shaped catalyst unit for NOx reduction of exhaust gas
EP2495031A2 (en) Exhaust gas nitrogen-removal system having a reducing-agent-mixing and noise-attenuating structure
JP2003512150A5 (ko)
KR100674348B1 (ko) 배가스 정화용 촉매 구조체 및 장치
US6821490B2 (en) Parallel flow gas phase reactor and method for reducing the nitrogen oxide content of a gas
JP4309046B2 (ja) 排ガス浄化用触媒エレメント、触媒構造体、その製造方法および排ガス浄化装置ならびにこれを用いた排ガス浄化方法
US5820832A (en) Plate-type catalytic converter
US6287524B1 (en) Plate-type catalytic converter
JPS63123450A (ja) 排ガス中の窒素酸化物除去用触媒装置
JP5198744B2 (ja) 触媒構造体
JP2002119868A (ja) 排ガス浄化用触媒構造体
JP2000117120A (ja) 触媒構造体
JPH0910599A (ja) 単位板状触媒、板状触媒構造体およびガスの浄化装置
JPH09239243A (ja) 排煙脱硝装置と方法
JP2001252574A (ja) 排ガス浄化用触媒構造体およびこれに用いる網状物
JP3762159B2 (ja) 石炭焚きボイラ排ガス浄化用触媒構造体
CA2162718C (en) Plate catalyst
JP6978827B2 (ja) 排ガス浄化用触媒ユニット
JPH11347422A (ja) 触媒構造体と排煙脱硝装置
JP2002191986A (ja) 排ガス浄化用触媒構造体およびその形成に用いるメタルラス板

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130208

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140214

Year of fee payment: 15

LAPS Lapse due to unpaid annual fee