(57)【要約】  外側のフィルターバッグと、この外側のフィルターバッグ内に別けて配置された一つ以上の内側のフィルターバッグとを含み、前記一つ以上の内側フィルターバッグも互い中に別けて配置されている、プロセスガスの清浄に使用するためのフィルターバッグアセンブリであって、前記一つ以上の内側のフィルターバッグ及び前記外側のフィルターバッグには、触媒活性材料が供されている、フィルターバッグアセンブリ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスガスの清浄に使用されるフィルターバッグアセンブリであって、外側のフィルターバッグと、少なくとも第一及び第二の内側のフィルターバッグとを含み、前記第一の内側のバッグは前記外側のフィルターバッグ内に配置され、及び前記第二の内側のバッグは前記第一の内側のバッグ中に配置され、前記の少なくとも第一及び第二の内側のフィルターバッグと、前記外側のフィルターバッグは、開放端部と閉鎖端部とを有し、ここで、前記の第一の内側のバッグは、チタニア上に担持されたマンガン、鉄及びセリウムの酸化物のうちの少なくとも一つを含む第一のＳＣＲ触媒組成物で触媒化されており、及び前記の第二の内側のバッグは、金属及び／または酸化物の形のパラジウムを含む第二の触媒組成物で触媒化されている、フィルターバッグアセンブリ。
【請求項２】
前記第一のＳＣＲ触媒組成物が酸化バナジウム類及びチタニアを更に含む、請求項１に記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項３】
前記第二の触媒組成物が酸化バナジウム類及びチタニアを更に含む、請求項１または２に記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項４】
前記の外側のフィルターバッグが、パラジウムは含まないが酸化バナジウム類及びチタニアを含む第三の触媒組成物で触媒化されている、請求項１〜３のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項５】
前記酸化バナジウム類が酸化バナジウム（Ｖ）を含む、請求項２〜４のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項６】
前記外側のフィルターバッグと、少なくとも第一及び第二のフィルターバッグが、個々の有機もしくは無機繊維の織物またはニードルフェルトでできている、請求項１〜５のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項７】
前記有機または無機繊維がガラス繊維材料を含む、請求項６に記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項８】
外側のチューブに、プロセスガスに面する前記外側バッグの外面上にポリマー膜が供されている、請求項１〜７のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項９】
前記ポリマー膜がポリテトラフルオロエチレンからなる、請求項８に記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項１０】
前記第一及び／もしくは第二の触媒及び／または前記第三の触媒組成物が、タングステンの酸化物及びモリブデンの酸化物のうちの少なくとも一つを更に含む、請求項１〜９のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【請求項１１】
前記第一の触媒組成物が、チタニア上に担持されたマンガン、鉄及びセリウムの酸化物の混合物を含む、請求項１〜１０のいずれか一つに記載のフィルターバッグアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外側のフィルターバッグ内に共軸的に配置された複数の布帛製フィルターバッグを含むフィルターバッグアセンブリに関する。より具体的には、本発明は、外側のフィルターバッグ及びこの外側のフィルターバッグ内に一つ以上の内側のフィルターバッグを含んでおり、前記一つ以上の内側のフィルターバッグは、プロセスガス中のダスト及び粒状物の除去のために、前記外側のフィルターバッグ内及び互い中に別けて設置される、フィルターアセンブリを提供する。前記フィルターバッグのうちの少なくとも一つは、プロセスガス中に含まれている有害成分の除去のための触媒化されたフィルターバッグである。当該フィルターバッグアセンブリは、鉱物、セメントの生産や廃棄物の焼却などの燃焼を含む工業的プロセスからのまたは石炭火力ボイラーからのプロセスガスまたは粗ガスの清浄に特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
フィルターバッグの形の布帛製フィルターは、プロセスガスから粒状物を除去するために多くの工業において広く使用されている。これらは、利用できる最も効果的なタイプの集塵器のうちの一つであり、粒状物について９９％超の集塵効率を達成できる。これらのバッグは、天然繊維、合成繊維、またはガラス、セラミックもしくは金属繊維などの他の繊維を含む様々な織物材料もしくはフェルト材料またはこれらの混合物から製造できる。
【０００３】
布帛製フィルターの高い粒状物除去効率は、一部はフィルターバッグの表面上に形成したダストケーキの故であり、及び一部は、フィルターバッグ組成及び製造品質並びに布帛製フィルター構造自体の品質の故である。布帛は、ダスト粒状物が集まった表面を提供する。当該フィルターバッグを構成する繊維の組成の故に、これらは通常は２５０℃未満の温度で使用される。
【０００４】
粒子含有プロセスガスは、大概の場合に、複数の汚染物、例えばＮＯｘ、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ＳＯ２、ＣＯ、Ｈｇ、ＮＨ３、ジオキシン類及びフラン類を、現地の法規に依存して減少しなければならない濃度で含む。この目的のためには、幾つかの慣用の方法が利用可能である。全てのケースにおいて、布帛製フィルターバッグの上流／下流に追加のユニットを設置し及び稼働させる必要がある。
【０００５】
ＮＯｘ、ＶＯＣ、ジオキシン類及びフラン類などのガス状汚染物の減少は、触媒との接触によって効果的に行うことができる。特に、酸化バナジウムをベースとするＳＣＲ触媒は、定置型及び自動車用途ではＮＨ３を用いたＮＯｘの選択的還元によるＮＯｘ減少のために通常使用される触媒である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一般的な課題は、布帛製フィルターバッグアセンブリ製品によって、工業的なプロセスガス中に含まれる、ダスト及び粒状物の機械的除去とガス状汚染物の触媒作用による除去とを組み合わせることである。
【０００７】
一酸化炭素及び選択されたＶＯＣ（例えばプロパン、エチレン）の減少に効果的であるためには、触媒系は、白金族金属を含む必要がある。以下の説明において更に記載する理由によって、パラジウムが好ましい白金族金属である。
【０００８】
ＳＣＲ触媒は、清浄すべきガス中に還元剤が存在する場合にのみ機能する。最も通常の還元剤は、そのままの形でまたは前駆体として尿素もしくは塩化アンモニウムとしてガス中に導入されたアンモニアである。
【０００９】
パラジウム触媒上のアンモニア濃度が或る限界よりも高い場合に問題が発生し、パラジウム触媒はＮＨ３によって失活される。それ故、パラジウム触媒の上流に配置されたＳＣＲ触媒は、パラジウム触媒の失活を防ぐために、ＮＯｘとの既知のＳＣＲ反応によってアンモニアを除去して１０体積ｐｐｍ未満の濃度にまでしなければならない。
【００１０】
しかし、これは、酸化バナジウムベースのＳＣＲ触媒では、ＳＣＲ触媒が活性状態となる温度範囲、すなわちＴ＞１９０℃の温度範囲でしか可能ではない。
【００１１】
これは、触媒化された布帛製フィルターバッグを備えたフィルターハウスにおいて、シャットダウン中及び比較的温度が低い期間中に問題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の問題は、チタニア上に担持されたマンガン、セリウム及び鉄の酸化物のうちの少なくとも一つを含む低温ＳＣＲ触媒を配置することによって効果的に解決できる。このようなＳＣＲ触媒は、添付図面の図１に示されるように、１９０℃よりかなり低い温度、例えば１３０℃においてなおも十分な触媒活性を有する。それによって、比較的低い温度においてＳＣＲ触媒からアンモニアスリップを除去するかもしくは十分に減少することができ、及び下流のパラジウムを失活から保護することができる。追加的に、低温及び高温の組み合わせを使用すると、酸化バナジウムをベースとするＳＣＲ触媒は、ＳＣＲプロセスの全体的な温度範囲を有利に拡張する。
【００１３】
それ故、本発明は、プロセスガスの清浄に使用されるフィルターバッグアセンブリであって、外側のフィルターバッグと、少なくとも第一及び第二の内側のフィルターバッグとを含み、前記第一の内側のバッグは前記外側のフィルターバッグ内に配置され、及び前記第二の内側のバッグは前記第一の内側のバッグ中に配置され、前記の少なくとも第一及び第二の内側のフィルターバッグと、前記外側のフィルターバッグは、開放端部と閉鎖端部とを有し、ここで、前記の第一の内側のバッグは、チタニア上に担持されたマンガン、鉄及びセリウムの酸化物のうちの少なくとも一つを含む第一のＳＣＲ触媒組成物で触媒化されており、及び前記の第二の内側のバッグは、金属及び／または酸化物の形のパラジウムを含む第二の触媒組成物で触媒化されている、フィルターバッグアセンブリを提供する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上述した通り、前記第一の内側のバッグ上に施与される前記第一の触媒中に含ませて前記第一の低温触媒（ＬＴ−ＳＣＲ）と高温ＳＣＲ酸化バナジウムベースＳＣＲ触媒（Ｖ−ＳＣＲ）とを組み合わせると、フィルターバッグアセンブリ中のＳＣＲプロセスの温度範囲が図１に示すように大きく拡張される。
【００１５】
その結果、本発明の好ましい態様の一つでは、前記第一のＳＣＲ触媒組成物は更に酸化バナジウム類及びチタニアを含む。
【００１６】
この態様の他の利点の一つは、チタニア上に担持されたマンガン、鉄及びセリウムの酸化物のうちの少なくとも一種を含み及び更に酸化バナジウムとチタニアを含む前記低温第一触媒組成物の存在下に、窒素酸化物類をアンモニアと反応させると、笑気ガス（Ｎ２Ｏ）の生成が減少することまたは笑気ガス（Ｎ２Ｏ）が生成しないことである。
【００１７】
代替的にまたは上記の好ましい態様と組み合わせて、金属及び／または酸化物の形態のパラジウムを含む前記第二の触媒組成物が酸化バナジウム類及びチタニアを更に含むことが好ましくあり得る。
【００１８】
この触媒組成物は、以下の理由から好ましい。Ｐｄ／Ｖ／Ｔｉ触媒は、ｉ）二つの機能性（ＮＯｘの除去、及びＶＯＣ（揮発性有機化合物）の除去）を有し；  ｉｉ）硫黄寛容性を有し；  及びｉｉｉ）他の触媒組成物、例えばＰｔベース触媒と比べて低いＳＯ２酸化活性を有する。
【００１９】
追加的に、Ｐｄ／Ｖ／Ｔｉ触媒を使用する場合、該触媒化フィルターバッグは耐硫黄性となる、すなわち硫黄失活を被らない。Ｐｄ／Ｖ／Ｔｉ触媒は、追加的に、ＳＯ２の酸化によって生成するＳＯ３の量を減少させる。フィルタバッグアセンブリに入るプロセスガス中にＨ２Ｓも存在する場合には、これは、Ｖ／Ｔｉ触媒及びＰｄ／Ｖ／Ｔｉ触媒の両方上でＳＯ２に酸化される。
【００２０】
単独のまたは上記態様との組み合わせでの本発明の更に別の態様の一つでは、外側のフィルターバッグは、パラジウムは含まないが酸化バナジウム類及びチタニアを含む第三の触媒組成物で触媒化される。
【００２１】
本発明の更に別の態様の一つでは、前記第一触媒組成物は、チタニア上に担持されたマンガン、鉄及びセリウムの酸化物の混合物を含む。
【００２２】
前記第一、第二及び第三の触媒組成物のうちの少なくとも一つは、更に、タングステン及び／またはモリブデンの酸化物を更に含むことができる。
【００２３】
この態様の利点は、酸化タングステン及び／または酸化モリブデンの安定化効果に、並びに追加的に向上したＳＣＲ活性にある。
【００２４】
先に及び以下の説明において並びに特許請求の範囲に使用される「外側のバッグ」という用語は、プロセスガスが最初に通るフィルターバッグを指し、そして「内側のバッグ」という用語は、前記の外側のバッグを通った後にプロセスガスが次に通るフィルターバッグ（複数可）を指す。
【００２５】
「酸化バナジウム類」または「酸化バナジウム」という用語は、
酸化バナジウム（ＩＩ）（一酸化バナジウム）、ＶＯ；  または
酸化バナジウム（ＩＩＩ）（バナジウムセスキ酸化物または三酸化バナジウム）、Ｖ２Ｏ３；  または
酸化バナジウム（ＩＶ）（二酸化バナジウム）、ＶＯ２；  または
酸化バナジウム（Ｖ）（五酸化バナジウム）、Ｖ２Ｏ５；
のことを指す。
【００２６】
好ましくは、本発明で使用するための酸化バナジウムは、酸化バナジウム（Ｖ）（五酸化バナジウム）、Ｖ２Ｏ５を含むかまたはこれからなる。
【００２７】
「チタニア」という用語は二酸化チタン（ＴｉＯ２）のことを指す。
【００２８】
外側のフィルターバッグ及びそれに続く一連の内側のフィルターバッグは、異なるプロセス条件に適した材料の多孔性フィルター媒体から製造される。バッグ材料は、フィルターバッグ中に縫い込まれるかまたは溶接される。
【００２９】
好ましくは、前記外側のフィルターバッグ及び前記一つ以上の内側のフィルターバッグは、個々の有機もしくは無機繊維の織物またはニードルフェルトでできている。
【００３０】
触媒活性材料は、織物またはニードルフェルト上に担持される。
【００３１】
例えばセメントキルン用途で使用される最も通常のフィルターバッグ材料はガラス繊維材料であり、場合によっては、プロセスガスに面する外側のバッグの外面上に薄いポリマー膜が設けられる。
【００３２】
前記ポリマー膜は、好ましくはポリテトラフルオロエチレンでできている。
【００３３】
この膜は、触媒を粒状物中に含まれる触媒毒による汚染から保護する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】温度に対してプロットした低温触媒（ＬＴ−ＳＣＲ）及び高温ＳＣＲ酸化バナジウムベースＳＣＲ触媒（Ｖ−ＳＣＲ）の触媒活性。
【図１】
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【国際調査報告】
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