WO2014097700A1 - 触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法 - Google Patents

触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法 Download PDF

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山本 誠吾
日数谷 進
なおえ 日野
史弥 坪
哲男 小玉
俊介 平岩
良一 幸丸
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日立造船株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a treatment apparatus including a catalyst-supporting honeycomb structure used for, for example, exhaust gas purification treatment or hydrogen production by ammonia decomposition, and a production method thereof.
  • the gas to be treated contains a solid content in the exhaust gas purification process
  • the solid content is increased as the usage time elapses.
  • the honeycomb structure having poor mechanical strength has a problem that the cell portion is damaged by such a regeneration process.
  • the present applicant firstly used a commercially available inexpensive glass paper as a base material, and further provided a processing apparatus including a catalyst-supporting honeycomb structure that can solve the above-described problems of the prior art, and a method for manufacturing the same.
  • the invention was proposed.
  • the manufacturing method of the processing apparatus having the previously proposed catalyst-supporting honeycomb structure is such that after firing the glass paper and removing the organic binder component contained in the glass paper by combustion, the functional catalyst-containing slurry is applied to the glass paper.
  • the functional catalyst-containing slurry-coated glass paper is shaped with a corrugating mold and a holding jig, further dried and fired to form a functional catalyst-supported corrugated glass paper, while the organic binder is fired.
  • the flat functional catalyst slurry-coated glass paper with the components removed by combustion is dried and fired to form functional catalyst-supported flat glass paper, and these functional catalyst-supported corrugated glass paper and functional catalyst support A flat glass paper was alternately laminated to produce a catalyst-supporting honeycomb structure.
  • the organic binder is removed by firing the glass paper, so the firing temperature is excessively increased or the firing time is lengthened. If it is too much, the organic binder will be removed too much and the corrugated shape of the glass paper will not be maintained, making it difficult to handle in the subsequent process, and conversely, the firing temperature of the glass paper will be too low or firing. If the time is shortened too much, the organic binder is not removed, and the repulsive force of the glass paper increases, so that a new problem arises that the corrugation becomes difficult.
  • An object of the present invention is to provide a processing apparatus including a catalyst-supporting honeycomb structure that solves the above-described problems of the prior art and the problems of the previously proposed invention, and a manufacturing method thereof.
  • the present inventors have used an inorganic binder to maintain the shape of the glass paper without removing the organic binder originally contained in the glass paper.
  • Apply functional catalyst-containing slurry mixed with inorganic binder to flat glass paper, then place inorganic binder mixed functional catalyst-containing slurry-coated glass paper on corrugated mold preheated to a high temperature, and press jig
  • the moisture in the functional catalyst-containing slurry can be instantly removed and the corrugated glass paper with the inorganic binder can be formed by maintaining the corrugated shape by the action of the inorganic binder.
  • the invention according to claim 1 is characterized in that corrugated glass paper carrying an inorganic binder-containing functional catalyst and flat glass paper carrying the inorganic binder-containing functional catalyst alternately.
  • the catalyst-supporting honeycomb structure is formed by stacking, and the catalyst-supporting honeycomb structure is filled in the casing.
  • the invention according to claim 2 is a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to claim 1, wherein the corrugated glass paper supporting the inorganic binder-containing functional catalyst, and the inorganic binder-containing functional catalyst. It is characterized by being laminated
  • the invention of claim 3 is a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to claim 1 or 2, wherein the functional catalyst is a denitration catalyst, a desulfurization catalyst, a dioxin decomposition catalyst, and an ammonia decomposition catalyst. It is a catalyst selected from the group consisting of the following, and is characterized in that it is used for the purification of exhaust gas or the production of hydrogen by ammonia decomposition.
  • the invention of claim 4 is a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic binder is silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol. And at least one inorganic oxide selected from the group consisting of zirconia sols.
  • the invention of claim 5 is a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the casing has a rectangular tube shape, and the casing is , A casing having a substantially B-shaped cross section, a casing body having a substantially U-shaped cross section and a flat lid covering the opening thereof, or a substantially L-shaped cross section. It is characterized by comprising a casing main body and a lid having a substantially inverted L-shaped cross section fitted to the casing main body.
  • the invention of claim 6 is a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to any one of claims 1 to 5, wherein an inorganic fiber blanket is laid on the inner surface of the casing. It is characterized by.
  • the invention of claim 7 is a method of manufacturing a processing apparatus comprising a catalyst-supporting honeycomb structure, the step of applying a functional catalyst-containing slurry mixed with an inorganic binder to flat glass paper, and a slurry-coated flat plate A glass paper is placed on a high temperature corrugating mold and heated, shaped by a pressing jig, and moisture in the slurry on the glass paper surface is removed and dried to carry a functional catalyst supporting corrugated sheet containing an inorganic binder.
  • the invention of claim 8 is a method of manufacturing a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to claim 7, wherein the surface temperature of the corrugating mold and the flat plate mold is in the range of 200 to 500 ° C. It is characterized by being.
  • the invention of claim 9 is a method of manufacturing a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to claim 7 or 8, wherein the inorganic binder is silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol, and zirconia sol. It contains at least one inorganic oxide selected from the group consisting of:
  • the invention of claim 10 is a method of manufacturing a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to any one of claims 7 to 9, wherein the inorganic binder-containing function is peeled from the mold.
  • the functional catalyst-supported corrugated glass paper and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper are further baked to thermally decompose and remove the organic binder originally contained in the glass paper, and the shape of the glass paper by the inorganic binder And a step of forming an inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper and an inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper.
  • the invention of claim 11 is a method of manufacturing a processing apparatus comprising the catalyst-supporting honeycomb structure according to any one of claims 7 to 10, wherein an inorganic binder is contained in the filling step into the casing. It is characterized in that the functional catalyst-supported corrugated glass paper and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper are alternately laminated without being bonded to each other.
  • an inorganic binder is used in order to maintain the shape of the glass paper without removing the organic binder inherently contained in the glass paper.
  • an inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper can be formed, and this is combined with an inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper.
  • an inexpensive catalyst-supporting honeycomb structure using glass paper as a base material can be stably held, and solids in a gas to be treated in exhaust gas purification treatment or the like can be obtained.
  • the casing can be released.
  • an inorganic binder containing at least one inorganic oxide selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol, and zirconia sol there exists an effect that the shape of glass paper can be hold
  • the functional catalyst-containing slurry containing the inorganic binder is applied to glass paper, and then the inorganic binder-containing slurry-coated glass paper is placed on a pre-heated corrugating mold and shaped by a pressing jig.
  • the moisture in the functional catalyst-containing slurry can be instantly removed, and the corrugated glass paper containing the inorganic binder can be formed by maintaining the corrugated shape by the action of the inorganic binder.
  • the manufacturing cost is low without the need for large equipment such as a conventional immersion tank or drying device for the honeycomb structure, and in the gas to be treated as the usage time elapses in, for example, exhaust gas purification treatment. Even if the solids are clogged in the cells of the catalyst-supporting honeycomb structure, this can be easily regenerated and the effect of preventing a reduction in the contact area of the gas to be processed and an increase in pressure loss can be prevented. Play.
  • the glass paper can be shaped on the mold, the water in the slurry on the glass paper surface can be removed and dried, and the functional catalyst-carrying corrugated sheet containing an inorganic binder can be obtained.
  • the glass-like glass paper and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper can be formed. If the surface temperature of the mold exceeds 500 ° C., the activity of a functional catalyst such as a denitration catalyst falls, which is not preferable.
  • an inorganic binder containing at least one inorganic oxide selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol, and zirconia sol there exists an effect that the shape of glass paper can be hold
  • the organic binder inherently contained in the glass paper is previously thermally decomposed and removed by firing, whereby the shape of the glass paper is firmly held by the inorganic binder, and the inorganic binder-containing function
  • the effect is that the functional catalyst-carrying corrugated glass paper and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper can be reliably formed.
  • the functional catalyst-containing slurry mixed with the inorganic binder is applied to the flat glass paper in a state where the organic binder inherently contained in the glass paper is present.
  • an inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper and an inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper are formed and laminated alternately.
  • the inorganic catalyst-containing functional catalyst support is supported.
  • Corrugated glass paper and inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper are laminated without being alternately bonded to form a catalyst-supported honeycomb structure, and this catalyst-supported honeycomb structure is filled in the casing. Therefore, these can be disassembled and taken out from the casing, and these can be easily regenerated by washing the catalyst-carrying corrugated glass paper and the catalyst-carrying flat glass paper. It is possible to reliably prevent a decrease in the contact area of the gas to be processed and an increase in pressure loss. That.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a processing apparatus including a catalyst-supporting honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged front view of a main part of a catalyst supporting honeycomb structure part of the processing apparatus of FIG. 1. It is a block diagram which shows the manufacturing method of the processing apparatus which comprises the catalyst carrying
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged front view of the main part of the catalyst supporting honeycomb structure portion of the processing apparatus of FIG.
  • a processing apparatus (10) having a catalyst-supporting honeycomb structure according to the present invention includes corrugated glass paper (2) supporting an inorganic binder-containing functional catalyst, and the inorganic binder-containing structure.
  • the flat glass paper (3) supporting the functional catalyst is alternately laminated to form the catalyst supporting honeycomb structure (1), and the catalyst supporting honeycomb structure (1) is filled in the casing (4). It is characterized by being.
  • the present inventors use an inorganic binder to maintain the shape of the glass paper without removing the organic binder inherently contained in the glass paper, and plate the functional catalyst-containing slurry mixed with the inorganic binder into a flat plate. It is applied to the glass paper, and then the inorganic binder-mixed functional catalyst-containing slurry-coated glass paper is placed on a pre-heated corrugated mold and shaped by a pressing jig, so that the functional catalyst-containing slurry is instantaneously By removing the moisture and maintaining the corrugated shape by the action of the inorganic binder, an inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) can be formed, and this is supported by the inorganic binder-containing functional catalyst. Manufacturing catalyst-supporting honeycomb structure (1) by combining with flat glass paper (3) Can, which together with the catalyst supporting honeycomb structure manufacturing process of the processing apparatus comprising (1) can be greatly reduced by the production cost has been found that to get very cheap.
  • the functional catalyst is preferably selected from the group consisting of a denitration catalyst, a desulfurization catalyst, a dioxin decomposition catalyst, and an ammonia decomposition catalyst. It is a catalyst and can be used for purification of exhaust gas or production of hydrogen by ammonia decomposition. Note that a catalyst containing vanadium is preferably used as the denitration catalyst, and a catalyst containing ruthenium is preferably used as the ammonia decomposition catalyst.
  • the inorganic binder is at least one inorganic oxide selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol, and zirconia sol. It is preferable that a thing is included.
  • the shape of the glass paper can be reliably maintained.
  • an inorganic binder to maintain the shape of the glass paper, by maintaining the corrugated shape by the action of the inorganic binder,
  • An inorganic binder-containing functional catalyst-carrying corrugated glass paper (2) can be formed, and by combining this with the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3), a catalyst-supporting honeycomb structure (1
  • This can greatly reduce the manufacturing process of the processing apparatus (10) including the catalyst-supporting honeycomb structure (1), and the manufacturing cost is very low.
  • the manufacturing cost is further reduced without the need for large equipment such as a conventional honeycomb structure immersion tank or drying device.
  • corrugated glass paper (2) supporting an inorganic binder-containing functional catalyst and flat glass paper (3) supporting the inorganic binder-containing functional catalyst are preferably laminated without being alternately adhered.
  • the catalyst-supporting honeycomb structure (1) can be manufactured by laminating without bonding, and the treatment apparatus (10) of the present invention in which the catalyst-supporting honeycomb structure (1) is filled in a casing. According to this, large-sized equipment such as a so-called immersion tank or drying device for a so-called bonded type honeycomb structure is not required, and the manufacturing cost is low.
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper ( 2) and inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3) are laminated without being alternately adhered to form a catalyst-carrying honeycomb structure (1).
  • This catalyst-carrying honeycomb structure (1) Are filled in the casing (4), so that they can be disassembled and taken out from the casing (4), and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the inorganic binder are taken out. These can be easily regenerated by washing the functional functional catalyst-supported flat glass paper (3), etc. Decrease in the contact area of the scan, it is possible to reliably prevent an increase in pressure loss.
  • the casing (4) preferably has a rectangular tube shape.
  • the casing (4) is preferably composed of a casing body (4a) having a substantially U-shaped cross section and a flat lid (4b) covering the opening of the casing body (4a).
  • the casing (4) is made of a casing having a substantially rectangular cross section, or a casing body having a substantially L-shaped cross section and a substantially inverted L-shaped lid that is fitted to the casing body. It is preferable that it consists of a body.
  • the casing (4) is not limited to a rectangular tube shape, but may be a cylindrical shape.
  • the rectangular tube shape is in the casing (4) and has a functional catalyst-carrying flat plate shape containing an inorganic binder. It is preferable when filling the catalyst-supporting honeycomb structure (1) in which the glass paper (3) and the inorganic binder-containing functional catalyst-supporting corrugated glass paper (2) are alternately laminated.
  • an inorganic fiber blanket (5) is laid on the inner surface of the casing (4). Vibration countermeasures can be taken by the frictional force of the catalyst-supporting honeycomb structure (1) and the inorganic fiber blanket (5) on the inner surface of the casing (4).
  • Examples of the inorganic fiber that is the material of the blanket (5) include ceramic fiber, glass fiber, silica sol fiber, alumina fiber, and rock wool.
  • an inorganic fiber blanket (5) is laid on the inner surface of the casing (4), and vibration measures are particularly taken. If it is not necessary to do so, the inorganic fiber blanket (5) may not be laid.
  • a functional catalyst-containing slurry in which an inorganic binder is mixed is applied to a commercially available glass paper containing an organic binder, and the mold is preheated using an electric heater.
  • the corrugated shape can be maintained by the binder effect of the inorganic binder in the slurry by placing and corrugating and instantaneously evaporating the water in the slurry. Then, as a result of examining the catalyst manufacturing method using the organic binder non-removed commercial glass paper, it was found that the manufacturing was possible by the following method.
  • FIG. 3 is a flow sheet showing a method of manufacturing a processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure of the present invention in the order of steps.
  • a functional catalyst-containing slurry in which an inorganic binder is mixed is applied to flat glass paper.
  • the slurry-coated flat glass paper put the slurry-coated flat glass paper on a high-temperature corrugated mold, heat it, shape it with a holding jig, remove the moisture in the slurry on the glass paper surface and dry it to contain an inorganic binder
  • the slurry-coated flat glass paper is placed on a high-temperature flat metal mold and heated to remove moisture in the slurry on the glass paper surface and dry.
  • the glass paper used in the present invention is a commercially available glass paper containing an organic binder.
  • organic binders used in commercially available glass paper include acrylic resins, polyvinyl alcohol (PVA) / polyvinyl acetate copolymers, unsaturated polyester resins, and epoxy resins.
  • the flat glass paper in the state where the organic binder originally contained in the glass paper is present, the flat glass paper is inorganic.
  • a functional catalyst-containing slurry mixed with a binder is applied and shaped to form an inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and an inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper (3). These are alternately laminated to produce the catalyst-supporting honeycomb structure (1).
  • the processing apparatus including the produced catalyst-supporting honeycomb structure (1) is used as the denitration apparatus.
  • the organic binder originally contained in the glass paper is gradually pyrolyzed. Is to be removed, of course, the shape of the glass paper is held by an inorganic binder in this case, there is no problem.
  • the width is 5 to 15 mm
  • the height is 2 to 10 mm
  • the groove Using a mold made of a metal panel having parallel concave grooves with a curvature radius of 0.5 to 2 mm at the bottom, the functional catalyst slurry-coated glass paper placed on the mold is placed on the mold using a holding jig. It is preferable to shape by pressing along the concave groove.
  • the holding jig has a water repellent process, that is, a Teflon (registered trademark) process, at the part that contacts the glass paper.
  • a Teflon (registered trademark) process at the part that contacts the glass paper.
  • the concave groove of the lower corrugated metal mold to be pressed is not preferable unless it has a shape with a radius of curvature of about 0.5 to 2 mm, and if it has a smaller radius of curvature, the glass paper is broken, which is not preferable.
  • the corrugated inorganic binder-containing functional catalyst-supporting glass paper (2) peeled from the corrugation-imparting mold, and the flat-plate mold The plate-like inorganic binder-containing functional catalyst-carrying glass paper (3) peeled from is made substantially the same size as viewed from the plane.
  • the surface temperature of the corrugated mold and the flat mold is preferably in the range of 200 to 500 ° C.
  • the surface temperature of the mold when the surface temperature of the mold is less than 200 ° C., it takes a long time to dry and peel the inorganic binder-mixed functional catalyst-containing slurry-coated glass paper, which is not practical. Further, when the mold surface temperature is higher than 500 ° C., the mold may be distorted and the activity of a functional catalyst such as a denitration catalyst is reduced, which is not preferable.
  • a mold surface temperature desirable as a condition for peeling the inorganic binder mixed functional catalyst-containing slurry-coated glass paper from the mold immediately after corrugation is 300 ° C. or more. The mold surface temperature was measured using a non-contact radiation thermometer.
  • the glass paper can be shaped on the mold, and the moisture in the slurry on the glass paper surface can be removed and dried.
  • the functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper (3) can be formed.
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3) thus shaped and dried on the mold are Can be easily peeled off.
  • the inorganic binder is at least selected from the group consisting of silica sol, alumina sol, ⁇ -alumina, titanium oxide sol, and zirconia sol. Those containing one inorganic oxide are used. By using such an inorganic binder, the shape of the glass paper can be reliably maintained.
  • the processing apparatus (10) provided with the catalyst-supporting honeycomb structure of the present invention, it is applied to the flat glass paper in the step of applying the functional catalyst-containing slurry mixed with the inorganic binder to the flat glass paper.
  • the content of the inorganic binder in the inorganic binder mixed functional catalyst-containing slurry is preferably 10 to 30% by weight. 5 to 25% by weight.
  • the present invention is not limited to this.
  • the functional catalyst includes a functional catalyst selected from the group consisting of a denitration catalyst, a desulfurization catalyst, a dioxin decomposition catalyst, and an ammonia decomposition catalyst.
  • a denitration catalyst described in JP 2008-155133 A by the present applicant can be used as a denitration catalyst.
  • This denitration catalyst-containing slurry contains silica sol (Si) as a binder component and titanium (Ti), vanadium (V), and tungsten (W) as denitration catalyst metals.
  • ammonia decomposition catalyst an ammonia decomposition catalyst described in JP 2011-78888 A by the present applicant can be used.
  • the ammonia decomposition catalyst contains ruthenium (Ru), which is an ammonia decomposition catalyst metal, and an accelerator.
  • This ammonia decomposition catalyst contains silica sol (Si) and can be used as a functional catalyst in the present invention. It is something that can be done.
  • a denitration catalyst-containing slurry ammonium metavanadate is added to a slurry in which titania fine particles are suspended in silica sol and adsorbed to titania, and ammonium metatungstate or an aqueous solution thereof is further added.
  • this denitration catalyst containing slurry is apply
  • titania loading, vanadium loading, and tungsten loading can be carried out simultaneously in a single process, so that the operations of coating, drying, and baking may be performed once, the number of processes is small, and production is performed. Improvement in cost and reduction in cost can be achieved.
  • a functional catalyst-containing slurry such as denitration to flat glass paper, drying, and supporting the functional catalyst on the glass paper
  • a coating method for example, so-called soaking method, brush coating method, spraying Any coating method such as a coating method and a dropping coating method can be applied.
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing each peeled from the mold are further baked to thermally decompose and remove the organic binder inherently contained in the glass paper, while maintaining the shape of the glass paper with the inorganic binder. It is preferable to include a step of forming the catalyst-carrying corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3).
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper (3) are fired in an alternating and laminated state. If it is loaded with only the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) or only the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper (3) and fired, However, there is a problem that uniform firing is not possible.
  • the space between the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported flat glass paper (3) is important for the firing atmosphere, and is thereby uniform. Firing can be performed.
  • the organic binder inherently contained in the glass paper is thermally decomposed and removed in advance, so that the shape of the glass paper is firmly held by the inorganic binder, and the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper Since (2) and an inorganic binder containing functional catalyst carrying
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and inorganic in the filling step into the casing (4) are preferably laminated alternately without adhering to each other.
  • the inorganic catalyst-containing functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) And the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3) are laminated without being alternately bonded to form a catalyst-carrying honeycomb structure (1).
  • the catalyst-carrying honeycomb structure (1) Since it is filled in the casing (4), these can be disassembled and taken out from the casing (4), and the catalyst-carrying corrugated glass paper (2) and the catalyst-carrying flat glass paper (3) taken out. These can be easily reclaimed by washing, etc., and it is possible to reliably prevent a decrease in the contact area of the gas to be processed and an increase in pressure loss. It is possible.
  • the casing (4) is a flat plate covering the casing body (4a) having a substantially U-shaped cross section and the opening thereof. Or a casing body having a substantially L-shaped cross section, or a casing body having a substantially L-shaped cross section, and is fitted opposite to the casing body. It is preferable that it is made of a lid having a substantially inverted L-shaped cross section.
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3) and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying corrugated glass paper (2) are laminated without alternately adhering, and the catalyst-carrying honeycomb structure (1 And the catalyst-supporting honeycomb structure (1) is filled into a casing body (4a) made of, for example, stainless steel and having a substantially U-shaped cross section. Then, a stainless steel flat lid (4b) is fitted over the opening of the casing body (4a) to perform welding.
  • one end portions of the casing body (4a) and the lid (4b) are connected to each other with, for example, a hinge structure, and a pin located in the middle of the hinge structure is inserted and removed. It is also possible to fit the casing body (4a) and the lid (4b). Even if the solid content in the gas to be treated is clogged in the cells of the catalyst-supporting honeycomb structure (1), the casing main body (4a) and the lid body (4b) are fastened using the extraction hinge. This is preferable because it can be quickly reproduced.
  • the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying flat glass paper (3) and the inorganic binder-containing functional catalyst-carrying corrugated glass paper (2) are laminated without being alternately bonded to form a catalyst-supporting honeycomb structure (1
  • the catalyst-supporting honeycomb structure (1) is filled into a casing having a substantially rectangular cross section made of, for example, stainless steel.
  • the catalyst-supporting honeycomb structure (1) is filled into a casing body having a substantially L-shaped cross section made of, for example, stainless steel. Then, facing the casing body, a stainless steel cross section substantially L-shaped lid is fitted and welding is performed.
  • the catalyst-supporting honeycomb structure (1) is formed on the inner surface of the casing (4). It is preferable to lay an inorganic fiber blanket (5) before the filling.
  • an inorganic fiber blanket (5) is laid on the inner surface of the casing (4), and the functional catalyst-carrying flat glass paper (3) and the functional catalyst-carrying corrugated glass paper (2) are not adhered alternately.
  • the step of laminating it is preferable to fill the functional fiber-supported flat glass paper (3) on the inorganic fiber blanket (5) at the bottom of the casing (4), that is, the lowermost stage.
  • the functional catalyst-supported corrugated glass paper (2) and the functional catalyst-supported flat glass paper (3) are alternately laminated.
  • the functional catalyst-carrying flat glass paper (3) In the uppermost stage, it is preferable to fill the functional catalyst-carrying flat glass paper (3). That is, the flat glass paper (3) is filled in the casing (4) more than the corrugated glass paper (2).
  • the inorganic fiber blanket (5) is interposed between the inner surface of the casing (4) and the catalyst-supporting honeycomb structure (1) also on the left and right inner surfaces of the casing (4).
  • vibration countermeasures can be taken by the frictional force generated by the catalyst-supporting honeycomb structure (1) and the inorganic fiber blanket (5) on the inner surface of the casing (4).
  • an inorganic fiber blanket (5) is laid on the inner surface of the casing (4), and vibration measures are taken in particular. If not required, the inorganic fiber blanket (5) may not be laid.
  • Example 1 A denitration catalyst-supporting honeycomb type processing apparatus was manufactured by the method of the present invention as follows.
  • the flat glass paper is content 10% by weight consisting of acrylic resin organic binder (20 ⁇ 30 cm), an inorganic binder in a coating amount of 1333 g / m 2
  • the mixed functional catalyst-containing slurry was applied.
  • Denitration catalyst was used as the functional catalyst. That is, ammonium metavanadate powder was added to a slurry in which titania fine particles were suspended in silica sol, and the whole was stirred to adsorb ammonium metavanadate to titania. Silica sol was used as the inorganic binder, and the content of silica sol in the silica sol mixed denitration catalyst-containing slurry was 15% by weight.
  • a corrugated die comprising a corrugated panel made of stainless steel having parallel concave grooves having a width of 10.4 mm, a height of 7.4 mm, and a groove radius of curvature of 1.6 mm on a hot plate. (20 ⁇ 20 cm) was installed and heated to a surface temperature of 300 ° C. Place the flat glass paper coated with the silica sol mixed denitration catalyst-containing slurry on this mold, press and shape along the concave groove of the mold with a pressing jig, and remove the moisture in the slurry on the glass paper surface. Then, it was dried to form a silica sol-containing denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2), and the silica sol-containing denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2) was peeled off while maintaining its shape.
  • a mold (20 ⁇ 20 cm) made of a flat plate made of stainless steel was placed on a hot plate and heated to a surface temperature of 300 ° C.
  • the flat glass paper coated with the silica sol mixed denitration catalyst-containing slurry is placed on the mold and heated to remove moisture in the slurry on the surface of the glass paper and then dried to dry the silica sol-containing denitration catalyst-carrying flat glass paper (3 And the silica glass-containing denitration catalyst-carrying flat glass paper (3) was peeled from the flat metal mold while maintaining its shape.
  • 26 sheets of silica sol-containing denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2) peeled from the mold and 27 sheets of silica sol-containing denitration catalyst-supported flat glass paper (3) were alternately used. They were laminated without being bonded, and further fired at 500 ° C. for 3 hours to form a denitration catalyst-supporting honeycomb structure (1). The organic binder component contained in the glass paper was removed in this firing step.
  • a rectangular tubular casing (4) comprising a stainless steel casing body (4a) having a substantially U-shaped cross section and a flat stainless steel lid (4b) covering the opening is prepared, and the casing is prepared.
  • the ceramic fiber blanket (5) is laid in the main body (4a)
  • the silica sol-containing denitration catalyst-supported flat glass paper (3) and the silica sol-containing denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2) are alternately bonded.
  • the processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure of Example 1 of the present invention
  • the processing apparatus including the denitration catalyst-supporting honeycomb structure (1) using commercially available inexpensive glass paper as a base material. (10) could be manufactured.
  • a large-scale facility such as a so-called dipping tank or drying device for a so-called bonded type honeycomb structure is not required, and the manufacturing cost is low.
  • the denitration catalyst-supporting corrugated glass paper (2) The catalyst-carrying flat glass paper (3) is laminated without being alternately adhered to form a catalyst-carrying honeycomb structure (1), and the catalyst-carrying honeycomb structure (1) is placed in the casing (4). Since they are filled, they can be disassembled and taken out from the casing (4), and the removed denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2) and denitration catalyst-supported flat glass paper (3) are washed. Thus, these can be easily regenerated, and a reduction in the contact area of the gas to be processed and an increase in pressure loss can be reliably prevented.
  • Example 1 the silica sol-containing denitration catalyst-supported corrugated glass paper (2) peeled from the mold and the silica sol-containing denitration catalyst-supported flat glass paper (3) were laminated without being alternately bonded, Furthermore, after firing these and removing the organic binder component contained in the glass paper, the resulting catalyst-supported honeycomb structure (1) is filled in the casing (4). Without carrying out, the silica sol-containing denitration catalyst-carrying corrugated glass paper (2) and the silica sol-containing denitration catalyst-carrying flat glass paper (3) are laminated without being alternately bonded, A supported honeycomb structure (1) can be formed, and the catalyst supported honeycomb structure (1) can be filled in the casing (4) as it is.
  • the treatment apparatus (10) including the produced catalyst-supporting honeycomb structure (1) is incorporated in, for example, a denitration apparatus and denitration of exhaust gas is performed at a temperature of 250 to 400 ° C.
  • glass The organic binder inherently contained in the paper is gradually pyrolyzed and removed.
  • the corrugated shape of the glass paper is maintained by the silica sol which is an inorganic binder.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a processing apparatus (10) including a denitration catalyst-supporting honeycomb structure (1) is manufactured by the method of the present invention. The mold is used by heating to a surface temperature of 250 ° C. Except for the surface temperature of this mold, a treatment apparatus (10) comprising a denitration catalyst-supporting honeycomb structure (1) according to the present invention was produced in the same manner as in Example 1 above.
  • Example 3 In the same manner as in Example 1, a processing apparatus (10) including a denitration catalyst-supporting honeycomb structure (1) is manufactured by the method of the present invention. The mold is heated to a surface temperature of 200 ° C. Except for the surface temperature of the mold, a processing apparatus (10) including the catalyst-supporting honeycomb structure (1) according to the present invention was manufactured in the same manner as in Example 1 above.
  • each mold was heated to a surface temperature of 100 ° C. to manufacture a processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure.
  • Comparative Example 1 For comparison, in the manufacturing method of the processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure of Example 1, the processing apparatus including the catalyst-supporting honeycomb structure is manufactured using each mold at normal temperature without heating. did.

Abstract

【課題】 排ガスの浄化処理、またはアンモニア分解による水素の製造等に用いられる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法について、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーと組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体を製造する。これによって触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造工程を大幅に短縮するとともに、製造コストを安くする。 【解決手段】 触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置は、無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが交互に積層されて、触媒担持ハニカム構造体1が形成され、この触媒担持ハニカム構造体1がケーシング4内に充填されている。

Description

触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法
 本発明は、例えば排ガスの浄化処理、またはアンモニア分解による水素の製造等に用いられる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法に関するものである。
 従来、排ガス浄化処理等に用いられる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置のハニカム構造体(平板+波板)の基材としては、市販のガラスペーパーを使用することは困難であった。
 例えば、波形成形機(コルゲータ)を用いて市販のガラスペーパーを波板状に成形しようとすると、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーによる反発力が大きく、平板状のガラスペーパーに圧力を加えて曲げても、元の状態に戻ってしまう。また圧力を加えすぎると、ガラスペーパーが切れてしまうため、大きな圧力を加えることもできず、コルゲート加工に適用できるガラスペーパーには、その種類に制限があった(下記の特許文献1参照)。
 そして従来は、触媒担持ハニカム構造体を作製するのに、ハニカム構造体の接線部、すなわち波板の頂点が平板に接する部分は、接着剤を介して接着しており、ハニカム構造を保持するために、ほかの手段はとられていなかった。
 また、従来のハニカム構造体を基材とする排ガス浄化処理装置等の製造においては、ハニカム構造体に機能性触媒を担持させるには、ハニカム構造体そのものを触媒含有溶液またはスラリーに浸漬する方法がとられていた。
 さらに、この平板および波板を交互に積層して接着形成したハニカム構造体では、例えば排ガスの浄化処理等において被処理ガスに固形分が含まれる場合には、使用時間の経過と共に固形分がハニカム構造体のセル(空隙部)に詰まる現象が見られる。固形分が詰まったセルの内壁には被処理ガスが接触しないため、被処理ガスの接触面積が低下する。また圧力損失も増大する。従って、排ガスの浄化処理等により一定以上の目詰まりが発生した場合は、ハニカム構造体を交換するか、目詰まりを解消する再生処理を行う必要があった。
 従来は、このようなハニカム構造体の目詰まりを解消する再生処理として、目詰まり部分を棒などで押すなどの方法で行っていた。
特開2010-013773号公報
 しかしながら、上記特許文献1に記載の従来法によれば、ハニカム構造体に触媒を担持させるために、ハニカム構造体そのものを触媒含有溶液またはスラリーに浸漬し、乾燥しており、このため、ハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置として大型の設備を必要とし、ひいてはハニカム構造体の製造コストが高くつくという問題があった。
 また、従来法によれば、例えば排ガスの浄化処理等において被処理ガス中の固形分によるハニカム構造体のセルの目詰まりを解消する再生処理として、目詰まり部分を棒などで押すなどの方法で行っているため、機械的強度が乏しいハニカム構造体では、このような再生処理によってセル部分が損傷するという問題があった。
 そこで、本出願人は、先に、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて、しかも上記の従来技術の問題を解決しうる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法の発明を提案した。
 この先提案の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法は、ガラスペーパーを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去した後、ガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布し、機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを波形付与金型と押さえ治具により形付けし、さらに乾燥し焼成して、機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成し、一方、焼成により有機バインダー成分を燃焼除去した平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥し焼成して、機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成し、これらの機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを交互に積層して、触媒担持ハニカム構造体を製造するというものであった。
 しかしながら、この先提案の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法による発明では、ガラスペーパーを焼成することで有機バインダーを除去しているため、焼成温度を高くし過ぎたり、焼成時間を長くし過ぎたりすると、有機バインダーが除去され過ぎて、ガラスペーパーの波形形状が保持されなくなり、後の工程での取扱いが困難になり、また逆に、ガラスペーパーの焼成温度を低くし過ぎたり、焼成時間を短くし過ぎたりすると、有機バインダーが除去されずに、ガラスペーパーの反発力が大きくなるため、波付けが困難になるという問題が、新たに生じた。
 本発明の目的は、上記の従来技術の問題および先提案の発明の問題を解決した触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法を提供することにある。
 本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、ガラスペーパーの形状を保持するために無機バインダーを使用し、この無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを平板状ガラスペーパーに塗布し、ついで、無機バインダー混合機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを、予め高温に加熱した波形付与金型上に置いて押さえ冶具により形付けすることで、瞬時に機能性触媒含有スラリー中の水分を除去し、無機バインダーの作用により波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーと組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体を製造することができ、これによって触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造工程を大幅に短縮することができるとともに、製造コストが非常に安くことを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
 上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが交互に積層されて、触媒担持ハニカム構造体が形成され、この触媒担持ハニカム構造体がケーシング内に充填されていることを特徴としている。
 請求項2の発明は、請求項1に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが、交互に接着されることなく積層されていることを特徴としている。
 請求項3の発明は、請求項1または2に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、機能性触媒が、脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒、およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた触媒であり、排ガスの浄化処理またはアンモニア分解による水素の製造に用いられることを特徴としている。
 請求項4の発明は、請求項1~3のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、無機バインダーが、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むことを特徴としている。
 請求項5の発明は、請求項1~4のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、ケーシングが、角筒形を有しており、ケーシングが、横断面略ロ字形のケーシングよりなるものであるか、横断面略U字形のケーシング本体とこれの開口部を覆う平板状の蓋体とよりなるものであるか、または横断面略L字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒L字形の蓋体とよりなるものであることを特徴としている。
 請求項6の発明は、請求項1~5のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、ケーシングの内面に、無機繊維ブランケットが敷かれていることを特徴としている。
 請求項7の発明は、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の波形付与金型上に置いて加熱するとともに、押さえ治具により形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成する工程と、波形付与金型から無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーをその形状を保ったまま剥離する工程と、一方、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の平板金型上に置いて加熱し、ガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成する工程と、平板金型から無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーをその形状を保ったまま剥離する工程と、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを交互に積層し、ケーシング内に充填する工程とを備えることを特徴としている。
 請求項8の発明は、請求項7に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、波形付与金型および平板金型の表面温度が、200~500℃の範囲内であることを特徴としている。
 請求項9の発明は、請求項7または8に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、無機バインダーが、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むことを特徴としている。
 請求項10の発明は、請求項7~9のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、金型からそれぞれ剥離された無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーをさらに焼成して、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを熱分解除去するとともに、無機バインダーによってガラスペーパーの形状を保持し、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成する工程を備えることを特徴としている。
 請求項11の発明は、請求項7~10のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、ケーシング内への充填工程において、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを互いに接着することなく交互に積層することを特徴としている。
 請求項1に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の発明によれば、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、ガラスペーパーの形状を保持するために無機バインダーを使用し、無機バインダーの作用により波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーと組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体を製造することができ、これによって触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造工程を大幅に短縮することができるとともに、製造コストが非常に安くつくという効果を奏する。
 また、従来のハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストがさらに安くつくという効果を奏する。
 請求項2に記載の発明によれば、ガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体を安定的に保持することができて、かつ排ガスの浄化処理等において被処理ガス中の固形分による触媒担持ハニカム構造体のセルの目詰まりを解消するためにケーシングを解放することができるという効果を奏する。
 請求項3に記載の発明によれば、ガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体を、排ガスの浄化処理およびアンモニア分解による水素の製造に利用することができるという効果を奏する。
 請求項4に記載の発明によれば、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含む無機バインダーを用いることによって、ガラスペーパーの形状を確実に保持することができるという効果を奏する。
 請求項5に記載の発明によれば、ガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体を安定的に保持することができて、かつ排ガスの浄化処理等において被処理ガス中の固形分による触媒担持ハニカム構造体のセルの目詰まりを解消するためにケーシングを解放することができるという効果を奏する。
 請求項6に記載の発明によれば、触媒担持ハニカム構造体と無機繊維ブランケットによる摩擦力によって、振動対策を行うことができるという効果を奏する。
 請求項7に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法の発明によれば、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、ガラスペーパーの形状を保持するために無機バインダーを使用し、この無機バインダーを含んだ機能性触媒含有スラリーをガラスペーパーに塗布し、ついで、無機バインダー含有スラリー塗布ガラスペーパーを、予め加熱した波形付与金型上に置いて押さえ冶具により形付けすることで、瞬時に機能性触媒含有スラリー中の水分を除去し、無機バインダーの作用により波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーと組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体を製造することができ、これによって触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造工程を大幅に短縮することができるとともに、製造コストが非常に安くという効果を奏する。
 また、従来のハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストが安くつくうえに、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、これを簡単に再生処理することができて、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を防止することができるという効果を奏する。
 請求項8に記載の発明によれば、金型上でガラスペーパーを形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥することができて、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーをそれぞれ形成することができるという効果を奏する。なお、金型の表面温度が500℃を超えると、脱硝触媒等の機能性触媒の活性が落ちるので、好ましくない。
 請求項9に記載の発明によれば、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含む無機バインダーを用いることによって、ガラスペーパーの形状を確実に保持することができるという効果を奏する。
 請求項10に記載の発明によれば、焼成により、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを予め熱分解除去することにより、無機バインダーによってガラスペーパーの形状をしっかりと保持し、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを確実に形成することができるという効果を奏する。
 なお、上記請求項7の発明においては、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーが存在している状態で、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布し、形付けし、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成して、これらを交互に積層しているが、この場合には、製造された触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置が、例えば脱硝装置に組み込まれて、温度250~400℃で排ガスの脱硝が行われる際に、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーが徐々に熱分解されて、除去され、もちろん、この場合にも無機バインダーによってガラスペーパーの波形形状が保持されるため、問題はない。
 請求項11に記載の発明によれば、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーと無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーとが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体が形成され、この触媒担持ハニカム構造体がケーシング内に充填されているため、ケーシングよりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した触媒担持波板状ガラスペーパーおよび触媒担持平板状ガラスペーパーを洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができるという効果を奏する。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の実施形態を示す斜視図である。 図1の処理装置の触媒担持ハニカム構造体部分の要部拡大正面図である。 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法を工程順に示すブロック図である。
1:触媒担持ハニカム構造体
2:無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー
3:無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー
4:ケーシング
4a:ケーシング本体
4b:蓋体
5:ブランケット
10:触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置
 つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 図1は、本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の実施形態を示す斜視図である。図2は、図1の処理装置の触媒担持ハニカム構造体部分の要部拡大正面図である。
 図1と図2を参照すると、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)は、無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパー(2)と、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパー(3)とが交互に積層されて、触媒担持ハニカム構造体(1)が形成され、この触媒担持ハニカム構造体(1)がケーシング(4)内に充填されていることを特徴としている。
 本発明者らは、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、ガラスペーパーの形状を保持するために無機バインダーを使用し、この無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを平板状ガラスペーパーに塗布し、ついで、無機バインダー混合機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを、予め加熱した波形付与金型上に置いて押さえ冶具により形付けすることで、瞬時に機能性触媒含有スラリー中の水分を除去し、無機バインダーの作用により波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)と組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体(1)を製造することができ、これによって触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置の製造工程を大幅に短縮することができるとともに、製造コストが非常に安くつくことを見出した。
 また、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)において、機能性触媒は、好ましくは脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた触媒であり、排ガスの浄化処理またはアンモニア分解による水素の製造に用いられることができる。なお、脱硝触媒としては、バナジウムが含まれている触媒を使用するのが好ましく、アンモニア分解触媒としては、ルテニウムが含まれている触媒を使用するのが好ましい。
 さらに、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置において、無機バインダーが、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むものであることが好ましい。
 これらの無機バインダーを用いることによって、ガラスペーパーの形状を確実に保持することができるものである。
 本発明によれば、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを除去することなく、ガラスペーパーの形状を保持するために無機バインダーを使用し、無機バインダーの作用により波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)と組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体(1)を製造することができ、これによって触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)の製造工程を大幅に短縮することができるとともに、製造コストが非常に安くつく。
 また、従来のハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストがさらに安くつくものである。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置において、無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパー(2)と、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパー(3)とが、交互に接着されることなく積層されていることが好ましい。
 このように、ガラスペーパーを利用した無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)と無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)とを、従来のような接着剤を用いて接着することなく、積層して触媒担持ハニカム構造体(1)を製造することができるものであり、この触媒担持ハニカム構造体(1)をケーシング内に充填した本発明の処理装置(10)によれば、従来のいわゆる接着タイプのハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることがなく、製造コストが安くつく。
 そのうえ、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体(1)のセルに詰まっても、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)と無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体(1)が形成され、この触媒担持ハニカム構造体(1)がケーシング(4)内に充填されているため、ケーシング(4)よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができる。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)において、ケーシング(4)は角筒形を有していることが好ましい。ここで、ケーシング(4)は、横断面略U字形のケーシング本体(4a)とこれの開口部を覆う平板状の蓋体(4b)とよりなるものであることが好ましい。
 また、図示は省略したが、ケーシング(4)は、横断面略ロ字形のケーシングよりなるものであるか、横断面略L字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒L字形の蓋体とよりなるものであることが好ましい。
 なお、ケーシング(4)は、角筒形に限られるものではなく、円筒形であってもよいが、角筒形の方が、ケーシング(4)内に、無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)および無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を交互に積層した触媒担持ハニカム構造体(1)を充填する際に好ましい。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)においては、ケーシング(4)の内面に、無機繊維ブランケット(5)が敷かれていることが好ましい。ケーシング(4)の内面における触媒担持ハニカム構造体(1)と無機繊維ブランケット(5)による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
 ブランケット(5)の素材である無機繊維としては、例えばセラミック繊維、ガラス繊維、シリカゾル繊維、アルミナ繊維、およびロックウールが挙げられる。
 ここで、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)を設置する場所の振動が強い場合は、ケーシング(4)の内面に無機繊維ブランケット(5)を敷き、特に振動対策を行う必要がない場合は、無機繊維ブランケット(5)を敷かないこともある。
 つぎに、本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法について説明する。
 従来、例えば波形成形機(コルゲータ)を用いて市販のガラスペーパーを波板状に成形しようとすると、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーによる反発力が大きく、平板状のガラスペーパーに圧力を加えて曲げても、元の状態に戻ってしまう。また圧力を加えすぎると、ガラスペーパーが切れてしまうため、大きな圧力を加えることもできない。
 このような従来の課題を解決するには、有機バインダーを含んだままの市販のガラスペーパーに無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布し、電気ヒーターを用いて予め加熱した金型上に置いて波付けを行い、瞬時にスラリー中の水分を蒸発させることで、スラリー中の無機バインダーによるバインダー効果で波形状を保持できる可能性が考えられる。そこで、有機バインダー未除去市販ガラスペーパーを用いた触媒製造方法の検討を行った結果、以下の方法で製造が可能であることを見出した。
 図3は、本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法を工程順に示すフローシートである。
 同図を参照すると、本発明による触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)の製造方法は、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の波形付与金型上に置いて加熱するとともに、押さえ治具により形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を形成する工程と、波形付与金型から無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)をその形状を保ったまま剥離する工程と、一方、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の平板金型上に置いて加熱し、ガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を形成する工程と、平板金型から無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)をその形状を保ったまま剥離する工程と、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を交互に積層し、ケーシング(4)内に充填する工程とを備えているものである。
 すなわち、本発明に用いるガラスペーパーは、有機バインダーが含まれている市販のガラスペーパーである。なお、市販のガラスペーパーに使用されている、有機バインダーとしては、例えばアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)・ポリ酢酸ビニル共重合体、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
 ここで、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法においては、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーが存在している状態で、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布し、形付けし、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を形成して、これらを交互に積層して、触媒担持ハニカム構造体(1)を製造しているが、この場合には、製造された触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置が脱硝装置に組み込まれて、例えば温度250~400℃で排ガスの脱硝が行われる際に、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーが徐々に熱分解されて、除去され、もちろん、この場合にも無機バインダーによってガラスペーパーの形状が保持されるため、問題はない。
 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法における機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの波板状の形付け工程において、幅5~15mm、高さ2~10mm、および溝底部の曲率半径0.5~2mmの並列状の凹溝を有する金属パネルよりなる金型を使用し、金型上に載置した機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを、押さえ治具により金型の凹溝に沿って押さえつけて、形付けすることが好ましい。
 押さえ治具は、ガラスペーパーに接触する部分を撥水加工すなわちテフロン(登録商標)加工とする。押さえ込む下側の波板状金型の凹溝は、曲率半径が0.5~2mm程度の形状でないと、押さえ込めないし、それ以上小さな曲率半径だと、ガラスペーパーが破けるので、好ましくない。
 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法においては、波形付与金型から剥離した波板状の無機バインダー含有機能性触媒担持ガラスペーパー(2)と、平板金型から剥離した平板状の無機バインダー含有機能性触媒担持ガラスペーパー(3)とを平面よりみて略同大とする。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法において、波形付与金型および平板金型の表面温度が、200~500℃の範囲内であることが好ましい。
 ここで、金型の表面温度が200℃未満の場合は、無機バインダー混合機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーの乾燥、剥離にかかる時間が長く実用的ではない。また金型表面温度が500℃を超えて高い場合は、金型にひずみが生じる可能性があるうえに、脱硝触媒等の機能性触媒の活性が落ちるので、好ましくない。なお、波付け直後に金型から無機バインダー混合機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーが剥離する条件として望ましい金型表面温度は300℃以上である。金型表面温度の測定は、非接触の放射温度計を用いて行った。
 こうして、金型上でガラスペーパーを形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥することができて、脱硝触媒等の機能性触媒の活性が落ちることなく、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)をそれぞれ形成することができる。
 また、このようにして金型上で形付され乾燥された無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)は、金型から容易に剥離することができる。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法において、無機バインダーとしては、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むものを使用する。このような無機バインダーを用いることによって、ガラスペーパーの形状を確実に保持することができる。
 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法では、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布する工程において、平板状ガラスペーパーに塗布する無機バインダー混合機能性触媒含有スラリーにおける無機バインダーの含有量は、10~30重量%、好ましい。5~25重量%である。無機バインダーの含有量が、この範囲であれば、機械的な構造も触媒性能も安定して発揮することができるとともに、無機バインダーの作用により形付けしたガラスペーパーが波板状を保つことで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を形成することができ、これを無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)と組み合わせることにより、触媒担持ハニカム構造体(1)を製造することができるために好ましいが、これに限定されるものではない。
 なおここで、機能性触媒としては、脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた機能性触媒を含有するものである。
 これらの機能性触媒のうち、例えば脱硝触媒としては、本出願人による特開2008-155133号公報に記載の脱硝触媒を使用することができる。この脱硝触媒含有スラリーには、バインダー成分であるシリカゾル(Si)と、脱硝触媒金属であるチタン(Ti)・バナジウム(V)・タングステン(W)が含まれている。
 また、アンモニア分解触媒としては、本出願人による特開2011-78888号公報に記載のアンモニア分解触媒を使用することができる。アンモニア分解触媒には、アンモニア分解触媒金属であるルテニウム(Ru)および促進剤が含まれているが、このアンモニア分解触媒にシリカゾル(Si)を含有させて、本発明における機能性触媒として利用することができるものである。
 例えば脱硝触媒含有スラリーでは、シリカゾルにチタニア微粒子を懸濁させたスラリーにメタバナジン酸アンモニウムを添加してチタニアに吸着させ、さらにメタタングステン酸アンモニウムまたはその水溶液を添加したものである。そして、この脱硝触媒含有スラリーを平板状ガラスペーパーに塗布し、乾燥して、ガラスペーパーにチタニアと、酸化バナジウムと、メタタングステン酸アンモニウムとを同時に担持させる。このようにすれば、チタニアの担持、バナジウムの担持、タングステンの担持を一回の工程で同時に行うことができ、従って、塗布、乾燥、焼成の操作が一回でよく、工程数が少なく、生産性の向上、およびコストの低減が達成できる。
 平板状ガラスペーパーに、脱硝等の機能性触媒含有スラリーを塗布し、乾燥して、ガラスペーパーに機能性触媒を担持させる工程では、塗布方法として、例えば、いわゆるどぶ漬け方法、刷毛塗り方法、スプレー塗り方法、および滴下塗布方法などのいかなる塗布方法でも適用が可能である。
 つぎに、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法において、金型からそれぞれ剥離された無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)をさらに焼成して、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを熱分解除去するとともに、無機バインダーによってガラスペーパーの形状を保持し、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を形成する工程を備えることが好ましい。
 ハニカム構造の状態となされた無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)の焼成工程では、400~550℃、および2~4時間の条件下で実施することが好ましい。
 ここで、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)は、これらを交互にかつ積層した状態で焼成する。それは、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)のみを積んで、もしくは無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)のみを積んで、それぞれを焼成すれば、カサが減り、焼成の効率がよいかに感じるが、均一な焼成ができないという問題が生じる。無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)+無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)同士の間の空間が、焼成雰囲気のために重要であり、これによって均一な焼成を行うことができる。
 このような焼成により、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを予め熱分解除去することにより、無機バインダーによってガラスペーパーの形状をしっかりと保持し、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を確実に形成することができるので、好ましい。
 本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法においては、ケーシング(4)内への充填工程において、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を互いに接着することなく交互に積層することが好ましい。
 これにより、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)と無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体(1)が形成され、この触媒担持ハニカム構造体(1)がケーシング(4)内に充填されているため、ケーシング(4)よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができる。
 本発明の処理装置(10)の製造方法における触媒担持ハニカム構造体(1)の充填工程において、ケーシング(4)が、横断面略U字形のケーシング本体(4a)とこれの開口部を覆う平板状の蓋体(4b)よりなるものであるか、また図示は省略したが、横断面略ロ字形のケーシングよりなるものであるか、横断面略L字形のケーシング本体とこれに対向して嵌め合わせられる横断面略倒L字形の蓋体よりなるものであることが好ましい。
 すなわち、無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)および無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体(1)を形成し、この触媒担持ハニカム構造体(1)を、例えばステンレス鋼製の横断面略U字形のケーシング本体(4a)内に充填する。その後、ケーシング本体(4a)の開口部を覆うようにステンレス鋼製の平板状の蓋体(4b)を嵌め被せて、溶接を行う。
 なお、溶接の代わりに、ケーシング本体(4a)と蓋体(4b)の一端部同士を、例えば、抜き蝶番構造で互いに連結し、抜き蝶番構造の真ん中にさしてあるピンを挿入・抜去して、ケーシング本体(4a)と蓋体(4b)の嵌め合わせることも可能である。抜き蝶番を利用してケーシング本体(4a)と蓋体(4b)を留めることで、被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体(1)のセルに詰まっても、より簡単に、より素早くこれを再生処理することができるので、好ましい。
 あるいは、無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)および無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体(1)を形成し、この触媒担持ハニカム構造体(1)を、例えばステンレス鋼製の横断面略ロ字形のケーシング内に充填する。
 あるいはまた、触媒担持ハニカム構造体(1)を、例えばステンレス鋼製の横断面略L字形のケーシング本体内に充填する。その後、ケーシング本体に対向してステンレス鋼製の横断面略倒L字形の蓋体を嵌め合わせて、溶接を行う。
 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)の製造方法における触媒担持ハニカム構造体(1)の充填工程においては、ケーシング(4)の内面に、触媒担持ハニカム構造体(1)の充填前に無機繊維ブランケット(5)を敷くことが好ましい。
 無機繊維ブランケット(5)をケーシング(4)内面に敷いておくことにより、触媒担持ハニカム構造体(1)と無機繊維ブランケット(5)による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
 ここで、ケーシング(4)の内面に無機繊維ブランケット(5)を敷き、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を交互に接着することなく積層する工程においては、ケーシング(4)の底部の無機繊維ブランケット(5)の上、すなわち最下段には機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を充填することが好ましい。そして順次、機能性触媒担持波板状ガラスペーパー(2)と機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)とを交互に積層する。そして、最上段においては、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を充填することが好ましい。すなわち、平板状ガラスペーパー(3)は、波板状ガラスペーパー(2)よりも1枚多くケーシング(4)に充填されることになる。
 なお、ケーシング(4)の左右両側の内面においても、ケーシング(4)の内面と触媒担持ハニカム構造体(1)との間に、無機繊維ブランケット(5)が介在させられていることが好ましい。
 こうして、ケーシング(4)の内面における触媒担持ハニカム構造体(1)と無機繊維ブランケット(5)による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
 なお、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)を設置する場所の振動が強い場合は、ケーシング(4)の内面に無機繊維ブランケット(5)を敷き、特に振動対策を行う必要がない場合は、無機繊維ブランケット(5)を敷かないこともある。
 以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
 本発明の方法により脱硝触媒担持ハニカム型処理装置を、下記のようにして製造した。
 図3に示す本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法を工程順に実施した。
 まず、市販のガラスペーパーとして、繊維量100g/m、アクリル系樹脂有機バインダーよりなる含有量10重量%である平板状ガラスペーパー(20×30cm)に、1333g/mの塗布量で無機バインダー混合機能性触媒含有スラリーを塗布した。
 機能性触媒としては脱硝触媒を使用した。すなわちシリカゾルにチタニア微粒子を懸濁させたスラリーにメタバナジン酸アンモニウム粉末をスラリー添加し、全体を撹拌して、メタバナジン酸アンモニウムをチタニアに吸着させた。無機バインダーとしてシリカゾルを用いており、シリカゾル混合脱硝触媒含有スラリー中のシリカゾルの含有量は、15重量%であった。
 つぎに、ホットプレート上に、幅10.4mm、高さ7.4mm、および溝底部の曲率半径1.6mmの並列上の凹溝を有するステンレス鋼製の波板状パネルよりなる波形付与金型(20×20cm)を設置し、表面温度300℃まで加熱した。この金型上に上記シリカゾル混合脱硝触媒含有スラリーを塗布した平板状ガラスペーパーを置き、押さえ冶具により金型の凹溝に沿って押さえつけて形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥してシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を形成し、波形付与金型からシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)をその形状を保ったまま剥離した。
 一方、ホットプレート上に、ステンレス鋼製の平板状パネルよりなる金型(20×20cm)を設置し、表面温度300℃まで加熱した。この金型上に上記シリカゾル混合脱硝触媒含有スラリーを塗布した平板状ガラスペーパーを置いて加熱し、ガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥してシリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を形成し、平板金型からシリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)をその形状を保ったまま剥離した。
 この実施例においては、金型から剥離した使用枚数26枚のシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および使用枚数27枚のシリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を交互に接着されることなく積層し、さらにこれらを500℃で3時間焼成して、脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を形成した。ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分は、この焼成工程で除去された。
 ついで、横断面略U字形のステンレス鋼製ケーシング本体(4a)とこれの開口部を覆う平板状のステンレス鋼製蓋体(4b)とよりなる角筒形ケーシング(4)を用意し、そのケーシング本体(4a)内に、セラミック繊維製ブランケット(5)を敷いた後、上記シリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)およびシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)を交互に接着することなく積層した脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を充填し、本発明による脱硝触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)を製造した。
 本発明の実施例1の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置(10)によれば、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)を製造することができた。しかも従来のいわゆる接着タイプのハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることがなく、製造コストが安くつく。
 そのうえ、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体(1)のセルに詰まっても、脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)と脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体(1)が形成され、この触媒担持ハニカム構造体(1)がケーシング(4)内に充填されているため、ケーシング(4)よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)および脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができるものであった。
 なお、この実施例1では、金型から剥離したシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)およびシリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を交互に接着されることなく積層し、さらにこれらを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を除去した後、得られた触媒担持ハニカム構造体(1)をケーシング(4)内に充填しているが、このような焼成工程を実施することなく、金型から剥離したシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)およびシリカゾル含有脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー(3)を交互に接着されることなく積層して、脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を形成し、この触媒担持ハニカム構造体(1)をそのままケーシング(4)内に充填することもできる。
 この場合には、製造された触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)が、例えば脱硝装置に組み込まれて、温度250~400℃で排ガスの脱硝が行われる際に、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーが徐々に熱分解されて、除去され、もちろん、この場合にも無機バインダーであるシリカゾルによってガラスペーパーの波形形状が保持されるため、問題はない。
実施例2
 上記実施例1の場合と同様にして、本発明の方法により脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)を製造するが、上記実施例1の場合と異なる点は、各金型を表面温度250℃に加熱して用いた点にある。この金型の表面温度以外は、上記実施例1の場合と同様にして、本発明による脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)を製造した。
実施例3
 上記実施例1の場合と同様にして、本発明の方法により脱硝触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)を製造するが、上記実施例1の場合と異なる点は、各金型を表面温度200℃に加熱して用いた点にある。この金型の表面温度以外は、上記実施例1の場合と同様にして、本発明による触媒担持ハニカム構造体(1)を具備する処理装置(10)を製造した。
参考例1
 上記実施例1の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法において、各金型を表面温度100℃に加熱して用い、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置を製造した。
比較例1
 比較のために、上記実施例1の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法において、各金型を加熱せずに常温で用いて、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置を製造した。
実施例1~3、参考例1、および比較例1の比較
 つぎに、本発明による実施例1~3、参考例1、および比較例1について、シリカゾル混合脱硝触媒含有スラリー塗布平板状ガラスペーパーの波形付与工程での波形付与金型の表面温度(℃)における波形付与後の波板状ガラスペーパーの金型からの剥離時間(秒)をそれぞれ測定して、比較検討するとともに、波形付与後の波板状ガラスペーパーの波形形状の良否をそれぞれ判定し、下記表1にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記表1から明らかなように、本発明による実施例1~3では、シリカゾル混合脱硝触媒含有スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、いずれもきれいに波付けすることができた。そして、波形付与金型の表面温度を200~300℃に変化させることで、シリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)が金型から剥離するまでに要する乾燥時間が変化した。なお、剥離に要した時間は、金型を斜めに持ち上げた際に、波付け成形されたシリカゾル含有脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー(2)が自然と金型からずれ落ちるおおよその時間である。これに対し、参考例1の波形付与金型の表面温度が100℃である場合には、乾燥の効率が悪く、波付け(波形付与)を上手く行うことができなかった。また比較例1の波形付与金型の表面温度が常温では、金型上でのシリカゾル混合脱硝触媒含有スラリー塗布平板状ガラスペーパーの波付けを行うことが不可能であった。

Claims (11)

  1.  無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが交互に積層されて、触媒担持ハニカム構造体が形成され、この触媒担持ハニカム構造体がケーシング内に充填されていることを特徴とする、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  2.  無機バインダー含有機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同無機バインダー含有機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが、交互に接着されることなく積層されていることを特徴とする、請求項1に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  3.  機能性触媒が、脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒、およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた触媒であり、排ガスの浄化処理またはアンモニア分解による水素の製造に用いられることを特徴とする、請求項1または2に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  4.  無機バインダーが、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むことを特徴とする、請求項1~3のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  5.  ケーシングが、角筒形を有しており、ケーシングが、横断面略ロ字形のケーシングよりなるものであるか、横断面略U字形のケーシング本体とこれの開口部を覆う平板状の蓋体とよりなるものであるか、または横断面略L字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒L字形の蓋体とよりなるものであることを特徴とする、請求項1~4のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  6.  ケーシングの内面に、無機繊維ブランケットが敷かれていることを特徴とする、請求項1~5のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置。
  7.  触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、平板状ガラスペーパーに、無機バインダーを混合した機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の波形付与金型上に置いて加熱するとともに、押さえ治具により形付けし、かつガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成する工程と、波形付与金型から無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーをその形状を保ったまま剥離する工程と、一方、スラリー塗布平板状ガラスペーパーを、高温の平板金型上に置いて加熱し、ガラスペーパー表面のスラリー中の水分を除去し乾燥して無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成する工程と、平板金型から無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーをその形状を保ったまま剥離する工程と、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを交互に積層し、ケーシング内に充填する工程とを備えることを特徴とする、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  8.  波形付与金型および平板金型の表面温度が、200~500℃の範囲内であることを特徴とする、請求項7に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  9.  無機バインダーが、シリカゾル、アルミナゾル、γ-アルミナ、酸化チタンゾル、およびジルコニアゾルよりなる群の中から選ばれた少なくとも1つの無機系酸化物を含むことを特徴とする、請求項7または8に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  10.  金型からそれぞれ剥離された無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーをさらに焼成して、ガラスペーパーに本来的に含まれる有機バインダーを熱分解除去するとともに、無機バインダーによってガラスペーパーの形状を保持し、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを形成する工程を備えることを特徴とする、請求項7~9のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  11.  ケーシング内への充填工程において、無機バインダー含有機能性触媒担持波板状ガラスペーパーおよび無機バインダー含有機能性触媒担持平板状ガラスペーパーを互いに接着することなく交互に積層することを特徴とする、請求項7~10のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
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