(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素酸化物選択接触触媒を付着させた不織布からなる触媒脱硝フィルターバグにおいて、前記不織布が有機溶媒に可溶なポリマーの薄膜で被覆されてなることを特徴とする触媒脱硝フィルターバグ。
【請求項２】
ポリマーがポリイミド又はポリアミドイミドであることを特徴とする請求項１記載の触媒脱硝フィルターバグ。
【請求項３】
窒素酸化物選択接触触媒が、ＴｉＯ２を担体とし、Ｖ２Ｏ５を活性体とした触媒であることを特徴とする請求項１又は２記載の触媒脱硝フィルターバグ。
【請求項４】
窒素酸化物選択接触触媒の不織布への付着量が、１０〜５００ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の触媒脱硝フィルターバグ。
【請求項５】
不織布の構成繊維が、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスからなる繊維の１種又は２種以上であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の触媒脱硝フィルターバグ。
【請求項６】
ニードルパンチ工程において不織布を構成する繊維の表面に窒素酸化物選択接触触媒を配した後、該不織布を有機溶媒に可溶なポリマー溶液で処理することを特徴とする触媒脱硝フィルターバグの製造方法。
【請求項７】
ポリマー溶液が、窒素酸化物選択接触触媒を含有するものであることを特徴とする請求項６記載の触媒脱硝フィルターバグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触媒脱硝フィルターバグ及びその製造方法、特に、燃焼排ガス中のダストの濾過及び窒素酸化物（以下、ＮＯｘという）の脱硝を同時に処理できる触媒脱硝フィルターバグ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般都市ゴミ焼却場や産業廃棄物等の焼却炉からは、媒塵のみならず、燃料の燃焼や高温時の窒素と酸素の反応によりＮＯｘが生成する。排ガス排出時のＮＯｘはほとんどがＮＯであるが、ＮＯは反応性に乏しいので、排ガスからの除去が非常に難しく、様々な方法が検討されている。
【０００３】
脱硝方法としては、種々の方法が採られているが、設備、コストの面から、脱硝装置と除塵バグフィルターとを分けることなく、ダスト濾過と脱硝とを同時に行う方法が検討されている。例えば、酸化チタンをコーティングした無機質繊維を用いた燃焼ガス処理用触媒フィルター（例えば、特開平３−２２１１４６号公報）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の触媒脱硝フィルターバグは、バグフィルター上でダスト濾過と脱硝を同時に行うことができるが、その製造に際しては、繊維上又は不織布等の布帛上への触媒を付与する方法に問題がある。ガラス繊維表面へ酸化チタンをコーティングする場合は５００℃程度で焼成し触媒を付着させることが可能であるが、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイト等の耐熱性繊維であっても有機質繊維の場合は、常用の使用温度が２６０℃以下であり、それ以上では繊維の強力等の性能が低下するので、焼成による酸化チタンの付与が行えないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の触媒脱硝フィルターバグが無機質繊維に限られるという問題点を解決し、特に、排ガス中のダスト濾過とＮＯｘ脱硝とを有機質繊維からなるフィルターであっても無機質繊維からなるフィルターであってもフィルター上で同時に、したがって、簡略化した工程で低コストに行うことができ、さらに、パルスジェット方式のダスト払い落とし機構にした脱硝・ダスト濾過装置に組み込んでも触媒脱落が少なく、特に、排ガス処理に有用な触媒脱硝フィルターバグ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の触媒脱硝フィルターバグは、窒素酸化物選択接触触媒を付着させた不織布からなる触媒脱硝フィルターにおいて、前記不織布が有機溶媒に可溶なポリマーの薄膜で被覆されてなることを特徴とする。
【０００７】
上記構成からなる本発明の触媒脱硝フィルターバグは、排ガス中のダスト濾過とＮＯｘ脱硝を有機質繊維又は無機質繊維からなるフィルター上で同時に、したがって低コストに行うことができ、さらに、パルスジェット方式のダスト払い落とし機構にした脱硝・ダスト濾過装置に組み込んでも触媒脱落が少なく、特に、排ガス処理において優れた特性を示すことができる。
【０００８】
本発明の好適な実施態様としては、ポリマーがポリイミド又はポリアミドイミドであることができる。
【０００９】
また、本発明の好適な実施態様としては、窒素酸化物選択接触触媒が、ＴｉＯ２を担体とし、Ｖ２Ｏ５を活性体とした触媒であることができる。
【００１０】
また、本発明の好適な実施態様としては、窒素酸化物選択接触触媒の不織布への付着量が、１０〜５００ｇ／ｍ２であることができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の好適な実施態様としては、不織布の構成繊維が、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ガラスからなる繊維の１種又は２種以上であることができる。
【００１２】
また、本発明の触媒脱硝フィルターバグの製造方法は、ニードルパンチ工程において不織布を構成する繊維の表面に窒素酸化物選択接触触媒を配した後、該不織布を有機溶媒に可溶なポリマー溶液で処理することを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明の触媒脱硝フィルターバグの製造方法によれば、触媒を付与する工程で高温を使用することが無いので繊維の強力等の性能の低下が無く、また触媒の付与も強固に行うことができる。
【００１４】
また、本発明の好適な実施態様としては、ポリマー溶液が、窒素酸化物選択接触触媒を含有するものであることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の触媒脱硝フィルターバグ及びその製造方法の実施の形態を説明する。
【００１６】
フィルターバグ上でダスト濾過と脱硝とを同時に行うには、フィルターバグにＮＯｘ選択接触触媒を担持させる必要がある。本発明においては、表面に窒素酸化物選択接触触媒が付着している繊維を少なくとも一部の構成繊維とする不織布が、有機溶媒に可溶なポリマーの薄膜で被覆されている。かかる不織布はニードルパンチ工程においてＮＯｘ選択接触触媒を付与することにより効率的、かつ強固な接着形態で得ることができる。
【００１７】
本発明で用いる不織布を構成する繊維としては、例えば、有機質繊維としてはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン等が挙げられ、無機質繊維としてはガラス等が挙げられるが、中でもポリイミド、ポリアミドイミド繊維が最も好ましい。ポリイミド、ポリアミドイミド繊維は、ＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＮＭＰ等の有機溶媒に溶解するため、ポリイミド、ポリアミドイミドポリマー有機溶剤溶液に浸漬あるいはコートして触媒を担持させる際にも、接着性が非常に優れている。また、ポリイミド、ポリアミドイミド繊維は、可燃性であるため使用後は焼却処分が可能である。さらにポリテトラフルオロエチレン繊維と比べてもフッ化水素等の有害ガスの発生がなく、有機質繊維の中では最も高い耐熱性を示すため、一般焼却場や産業廃棄物等のバグフィルター用に適している。
【００１８】
本発明で用いる触媒（即ち、窒素酸化物選択接触触媒）は、還元剤としてＮＨ３を用い、酸素の存在下でＮＯを選択的に還元するものであって、具体例としては、例えば、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などを担体とし、Ｖ２Ｏ５、Ｐｔ、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｍｎ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｏＯ３などを活性体とするものが挙げられ、使用条件等により適時選定すればよい。しかし、触媒の特性、活性、ＳＯｘやダストによる被毒、コスト等の観点から、ＴｉＯ２を担体としＶ２Ｏ５を活性体とする触媒が好ましい。
【００１９】
本発明の触媒脱硝フィルターバグ用の不織布は、好ましくは上層ウエブ−スクリム−下層ウエブという３層構造を取る。かかる不織布を製造するに際しては、第一の下層ウエブを形成した後、スクリムを供給すると同時に触媒を配し、次いで上層ウエブをボンディングする。このようにして内部に窒素酸化物選択接触触媒を含有する不織布を得ることができる。しかる後、カレンダー加工による厚み調整や毛焼き等を行い、バグフィルターにより適した不織布が得られる。しかし、これだけでは不織布内部に介在させた触媒の素抜けや脱落があるため、上記触媒をパルスジェットによるダスト払い落としにも十分耐えうるように介在させる必要がある。
【００２０】
そこでニードルパンチ工程で触媒を配した不織布を、有機溶媒に可溶なポリマー、好ましくはポリイミドもしくはポリアミドイミドの溶液に浸漬又はコーティングし、さらに、好ましくはＮＯｘ選択接触触媒を含むポリマー溶液に浸漬又はコーティングして、その後乾燥により有機溶媒を取り除くことにより不織布内部及び表面の上記触媒を固定化することが有利である。用いる有機溶媒の種類は特に限定されないが、例えばＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等が挙げられる。特に、ポリイミド、ポリアミドイミドはＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＮＭＰ等の有機溶媒中で重合され、乾式紡糸により製糸されるため、上記ポリマー溶液に不織布を浸漬又はコートすることによりその接着性は大きく、上記触媒を十分に担持できるものである。
【００２１】
触媒の不織布への付与は、任意の工程で行うことができるが、ニードルパンチ加工工程と、触媒を含んだポリマー溶液への浸漬又はコーティングする工程にて行うことが特に好ましい。ダスト濾過と脱硝をフィルターバグ上で同時に行うには、十分な量の触媒を不織布表面のみならず不織布内部にも介在させる必要がある。ウエブ−スクリム−ウエブからなる不織布のスクリムとウエブのボンディングの際に同時に、好ましくは１０〜５００ｇ／ｍ２、さらに好ましくは１００〜４００ｇ／ｍ２の触媒を不織布に付与する。上記触媒の付与する量が１０ｇ／ｍ２未満であると、触媒効果が弱くなる。また、５００ｇ／ｍ２を越えると、触媒量が多すぎるために、通気度が低下したり、フィルターバグ自体の重量が大きくなりすぎたりするという問題があり、また取扱いも困難であり好ましくない。
【００２２】
また、上記触媒はポリマー溶液に含有させてもよく、その場合の濃度は１〜５０重量％である。ニードルパンチ加工工程でＮＯｘ選択接触触媒を配し、耐熱性繊維からなる不織布内部に上記触媒を担持した不織布を、触媒を含まないポリマー溶液に浸漬・乾燥することにより、触媒を固定化してもよいし、触媒を含んだポリマー溶液に浸漬・乾燥することにより、不織布表面にも触媒を付与してもよい。また、触媒を含有しないポリマー溶液を付与した後、触媒を含んだ溶液で処理してもよい。
【００２３】
本発明による上記バグフィルター用フィルターバグは、パルスジェット型や逆圧払い落とし型等に使用することができ、ダスト濾過と脱硝を同時に行うために、ＮＨ３を注入する。その注入量は使用条件によって異なるがＮＨ３／ＮＯは０．８〜１である。また、ＮＯｘ以外にもＨＣｌ、ＳＯｘ等の酸性ガスを除去するためＣａ（ＯＨ）２を中和剤として注入することも好ましい。
【００２４】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００２５】
【実施例】
【００２６】
（触媒担持不織布の作成）
一般的な不織布加工工程により、触媒担持フィルターバグ用不織布を作成した。使用した繊維はＰ８４（東洋紡績（株）製ポリイミド繊維）であり、９６０デニール、４８０フィラメント糸により平織りスクリムを、６デニール、６１ｍｍの短繊維によりフィルターバグ用不織布を作成した。まず、予備開繊を経た短繊維をローラーカードに供し、細かな開繊、繊維配列を行った後、クロスラッパーによりウエブを積層し、プレニーパン、仕上げパンチをして下層ウエブを作成した。
【００２７】
そして、下層ウエブの上にスクリムを供し、この際同時にＴｉＯ２−Ｖ２Ｏ５触媒３００ｇ／ｍ２を付与し、同様にして得られた上層ウエブと一緒にプレニーパン、仕上げパンチを行い、触媒担持不織布を得た。そして、フラット熱カレンダーにて厚み調整、ガス毛焼き機にて毛焼きを行い触媒担持フィルターバグ用不織布を得た。
【００２８】
（含浸およびコート用耐熱性ポリマーの作成）
トリメリット酸無水物１モルとＮ，Ｎ−ジフェニルメタン−ジイソシアネート１モルをＮＭＰに溶解した（３０重量％）。そして、１２０℃×１時間後、１６０℃×３時間反応させ３０重量％ポリアミドイミドポリマー溶液を作成した。そして、得られた該ポリマー溶液をＮＭＰにて希釈し実施例１〜４に用いた。また、得られたポリアミドイミドポリマーのガラス転移点（Ｔｇ）をＤＳＣにより測定したところ２８０℃であった。
【００２９】
上記のようにして得られた、触媒担持不織布を、耐熱性ポリマー溶液に浸漬し、マングルで絞って付着量を調整し２４０℃で乾燥し、触媒を耐熱性ポリマーで担持させたフィルターバグ用不織布を得た（実施例１〜５）。また、比較例として、耐熱性ポリマー溶液による触媒担持を行わなかったものも用いた。これらを表１に示す。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
上記のようにして得られた、耐熱性ポリマーで触媒を担持させたフィルターバグ用不織布を、図１のようなろ過試験器に供し、０．０４ｍ２のろ過面積当たり３ｋｇ／ｃｍ２のパルスジェット逆洗を１０万回行い触媒の脱落量を調べた。また、脱硝率については、図２のようなガス暴露試験器にて、温度２４０℃、ＮＯｘ１００ｐｐｍ、ＮＨ３１００ｐｐｍ、水２０％にて２００時間後の脱硝率を測定した。さらに、図１のろ過試験器を用いて、ダストフライアッシュ１０種、ダスト濃度１５ｇ／ｍ３、ろ過面積０．０４ｍ２、ろ過速度３ｍ／ｍｉｎ、圧力損失１５０ｍｍＨ２０にてパルスジェットダスト払い落としをパルス圧３ｋｇ／ｃｍ２で３００回行い、ダスト保持量、吹き漏れ量を評価した。これらの結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２に示すごとく実施例１〜４は、耐熱性繊椎からなる不織布にＮＯｘ選択接触触媒をニードルパンチ工程で付与し、有機溶媒へ溶解した耐熱性ポリマー溶液に浸漬し乾燥することにより、触媒保持が高く脱硝率に優れるフィルターバグ用不織布が得られた。さらに、ダスト保持量等のろ過特性についても、従来から有する優れた特性を損なうことなく、ダストろ過と脱硝を同時に行えるフィルターバグ用不織布が得られた。しかし、比較例１のように、不織布に触媒を付与しただけでは、パルスジェットによる脱落が非常に大きかった。また、実施例５については耐熱性ポリマーの付着量が大きかったためか、脱硝率も小さく、ダスト保持量も小さくなってしまい、その効果は小さかった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の触媒脱硝フィルターバグによれば、排ガス中のダスト濾過とＮＯｘ脱硝を有機質繊維又は無機質繊維からなるフィルター上で同時に、したがって低コストに行うことができ、ジェット方式のダスト払い落とし機構にした脱硝・ダスト濾過装置に組み込んでも触媒脱落が少なく、特に、排ガス処理において優れた特性を示すことができる。
【００３５】
また、本発明の触媒脱硝フィルターバグの製造方法によれば、繊維の強力等の性能の低下が無く、また触媒の付与も強固に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ろ過試験器
【図２】ガス暴露試験器
【符号の説明】
１  フィルターテストピース
２  クリーンサイドチャバー
３  エキゾーストパイプ（→真空ポンプ）
４  リバースエアーパイプ（←コンプレッサー）
５  反転レバー
６  ダストサイドチャンバー
７  フィルター脱着時の反転
８  スクリューフィーダー
９  イコライザー
１０  ディフューザーブラシ
１１  フィーダー用インバーターモーター
１２  ディフューザー用モーター
１３  オーバーフローフィルター
１４  シェーキングモーター
１５  ファン
２１  試料（３０ｃｍｘ３０ｃｍ）
２２  空気
２３  ＮＯｘ
２４  ＮＨ３
２５  スチーム
２６  ヒータ
【図１】
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【図２】
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