(57)【要約】【課題】重ね合わせた板状触媒同士が摺動して損傷することを抑制することにある。【解決手段】複数の帯状突部３と平坦部５とが形成されてなる複数枚の板状触媒２を、帯状突部３と平坦部５とを接触させて重ねてなる触媒構造体１において、帯状突部３と平坦部５との接触部を焼成された結合材１４で結合することにより、板状触媒が固定され、板状触媒同士が摺動して損傷することを抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の帯状突部と平坦部とが形成されてなる複数枚の板状触媒を、前記帯状突部と前記平坦部とを接触させて重ねてなる触媒構造体において、
前記帯状突部と前記平坦部との接触部が焼成された結合材で結合されてなることを特徴とする触媒構造体。
【請求項２】
複数の帯状突部と平坦部とが形成されてなる第１の板状触媒と、平坦に形成されてなる第２の板状触媒とを交互に重ねてなる触媒構造体において、
前記第１の板状触媒の前記帯状突部と前記第２の板状触媒との接触部が焼成された結合材で結合されてなることを特徴とする触媒構造体。
【請求項３】
波形に形成された第１の板状触媒と、平坦に形成された第２の板状触媒とを交互に重ねてなる触媒構造体において、
前記第１の板状触媒と前記第２の板状触媒との接触部が焼成された結合材で結合されてなることを特徴とする触媒構造体。
【請求項４】
前記結合材は、触媒成分を含んでなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の触媒構造体。
【請求項５】
前記結合材は、シリカゾル、第一リン酸ゾルのうち少なくとも一方を含んでなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の触媒構造体。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒構造体に係り、特に、板状触媒を複数枚重ねた触媒構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ボイラの排ガス等に含まれる窒素酸化物を除去する場合、触媒が充填された脱硝装置に還元剤を加えた排ガスを導入して、排ガス中の窒素酸化物を還元して除去することが知られている。一般に、脱硝装置は、板状触媒を複数枚重ねた触媒構造体を枠体に収容してユニットを形成し、そのユニットを複数配置して構成されている。
【０００３】
このような触媒構造体として様々な態様のものが提案されている。例えば、特許文献１には、複数の帯状突部と平坦部とが形成された複数枚の板状触媒を、帯状突部と平坦部を接触させて重ねた触媒構造体が提案されている。また、同文献には、波形の板状触媒と平坦な板状触媒とを交互に重ねた触媒構造体が提案されている。一方、特許文献２には、複数の帯状突部と平坦部とが形成された板状触媒と平坦な板状触媒とを交互に重ねた触媒構造体が提案されている。このように形成された触媒構造体は、帯状突部や波形部がスペーサとなって重ねられた板状触媒間に排ガスの流路が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−３０７５１２号公報
【特許文献２】特開平９−２７６７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、使用する触媒量を減らして板状触媒を薄くすると装置の低コスト化等を図ることができるが、板厚が薄くなると板状触媒の剛性が低下する。そのため、触媒構造体の形状を保てるように、複数の板状触媒を枠体に密に詰めてパック圧（触媒構造体が枠体から受ける圧力）を負荷して板状触媒同士を固定している。しかし、薄い板状触媒がパック圧により撓むと、排ガス流路が不均一になるという問題がある。そこで、撓まないようにパック圧を弱めると、板状触媒同士の固定が不十分になり、使用中の振動等により隣接する板状触媒同士が摺動して損傷するおそれがある。このような問題について、特許文献１、２では考慮されていない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、重ね合わせた板状触媒同士が摺動して損傷することを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様の触媒構造体は、複数の帯状突部と平坦部とが形成されてなる複数枚の板状触媒を、帯状突部と平坦部とを接触させて重ねてなる触媒構造体において、帯状突部と平坦部との接触部が焼成された結合材で結合されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第２の態様の触媒構造体は、複数の帯状突部と平坦部とが形成されてなる第１の板状触媒と、平坦に形成されてなる第２の板状触媒とを交互に重ねてなる触媒構造体において、第１の板状触媒の帯状突部と第２の板状触媒との接触部が焼成された結合材で結合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の第３の態様の触媒構造体は、波形に形成された第１の板状触媒と、平坦に形成された第２の板状触媒とを交互に重ねてなる触媒構造体において、第１の板状触媒と第２の板状触媒との接触部が焼成された結合材で結合されていることを特徴とする。
【００１０】
これら第１乃至第３の態様の触媒構造体によれば、結合材の成分が焼成により結合され、板状触媒同士の接触部が強固に結合される。これにより、使用中の振動などが触媒構造体に加わっても、重ね合わせた板状触媒が固定されているので、板状触媒同士が摺動して損傷することを抑制できる。なお、本触媒構造体を脱硝装置に用いる場合は、結合材としては、シリカゾル又は第一リン酸ゾルの少なくとも一方を用いることができ、例えば、３５０℃以上で焼成して結合することができる。
【００１１】
また、例えば、結合材の塗布等の付着処理は、板状触媒同士の接触部周辺など意図しない部分に結合材が広がることがある。その場合、結合材が広がった部分は触媒作用が期待できないので、結合材に触媒成分を混合することにより、結合材で結合された部分でも触媒作用を行わせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、重ね合わせた板状触媒同士が摺動して損傷することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は触媒構造体を枠体に収容した触媒ユニットの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の丸６で囲った部分の拡大図である。
【図２】板状触媒に結合材ゾルを付着させた状態を示す斜視図である。
【図３】板状触媒が撓んだ状態を示す図である。
【図４】実施例と比較例の試験結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の触媒構造体の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は脱硝触媒を用いた触媒構造体について説明するが、本発明は、脱硝以外の用途の板状触媒を重ね合わせた触媒構造体にも適用できる。
【００１５】
図１に示すように本実施形態の触媒構造体１は、複数枚の板状触媒２を重ね合わせて形成されている。板状触媒２は、例えば、調整した触媒ペーストをエキスパンドメタルに塗布した後、プレス機で成形して形成されている。各板状触媒２には、複数の帯状突部３と平坦部５とが形成されている。
【００１６】
帯状突部３は、板状触媒２の表と裏に突となる断面Ｚ字型に形成されている。各帯状突部３は、それぞれ排ガスの流れ方向に平行となるように形成されている。各帯状突部３は、板状触媒２を重ねたときに、隣接する板状触媒２の帯状突部３同士が重ならないように位置をずらして形成されている。
【００１７】
各帯状突部３の間には平坦部５が形成されている。平坦部５は、板状触媒２を重ね合わせたときに、他の板状触媒２の帯状突部３と接触するように形成されている。これにより、図１（ｂ）に示すように、触媒構造体１の隣接する板状触媒２の間に処理対象の排ガスが通流する排ガス流路９が形成される。
【００１８】
このように形成された触媒構造体１を枠体１１に収容して触媒ユニット１２が形成される。枠体１１は、断面矩形の筒状で両端に排ガスの入口と出口となる開口が形成されている。また、枠体１１は、収容された触媒構造体１を保持できるようになっている。このように形成された触媒ユニット１２を、例えば、多数配置することにより脱硝装置が構成される。
【００１９】
次に、本実施形態の特徴部を説明する。板状触媒２同士の接触部となる帯状突部３と平坦部５には、図２に示すように脱硝触媒の上から未焼成の結合材ゾル１３、例えば、シリカゾル又は第一リン酸ゾルを塗布などにより付着させる。この結合材ゾル１３が付着された板状触媒２同士を重ね合わせた後、例えば、３５０℃以上で焼成する。これにより、焼成された結合材１４で複数の板状触媒２同士の接触部が一体的に固定される。
【００２０】
このように本実施形態によれば、板状触媒２同士は焼成された結合材１４で固定されるから、運転中の振動やスートブロワーの風圧などが触媒構造体１に作用しても板状触媒２同士は摺動せず板状触媒２の損傷を抑制することができる。
【００２１】
例えば、パック圧で板状触媒２同士を固定すると、図３に示すように、平坦部５が帯状突部３に押されて板状触媒２が撓み排ガス流路９が不均一になる。これに対して、本実施形態は、板状触媒２同士を結合材１４で固定しているから、パック圧を加える必要がないので、剛性が低い薄い板状触媒２を用いても排ガス流路９の均一性を維持できる。そのため、板状触媒２の板厚を一層薄くでき、脱硝装置の低コスト化等を図ることができる。
【００２２】
また、例えば、石炭の燃焼排ガスを脱硝する場合、脱硝反応の副反応であるＳＯ２酸化率を抑えた脱硝触媒が要求されている。脱硝触媒は、板厚を薄くすることによって、脱硝率を維持したまま副反応であるＳＯ２酸化率を低減できるという利点がある。
【００２３】
なお、帯状突部３は断面Ｚ字型に限定されず、例えば、断面階段型、コの字型、または凹凸型など、隣接する板状触媒２同士の間に排ガス流路９を形成できるものを採用できる。
【００２４】
また、板状触媒２の基板は、強化ガラス繊維を平織りや絡み織りしたものなどを用いることができる。
【００２５】
また、脱硝触媒は、例えば、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、バナジウム（Ｖ）、及び銅（Ｃｕ）から選択される１種類以上の金属又はその酸化物などを用いることができる。
【００２６】
また、板状触媒２の製造方法は、本実施形態に限定されず周知の方法で製造できる。
【００２７】
なお、本実施形態は、全ての板状触媒２に帯状突部３を形成しているが、重ね合わせる板状触媒２の一方に帯状突部３を形成しない平坦な板状触媒を用いることができる。例えば、図１（ｂ）の板状触媒２に、図示していない平坦な板状触媒を交互に重ね合わせて触媒構造体を形成できる。また、図１（ｂ）の板状触媒２に代えて、図示していない波形に形成された板状触媒と平坦に形成された板状触媒とを交互に重ね合わせて触媒構造体を形成できる。これらの場合も、板状触媒２の帯状突部３又は波形部と、平坦に形成された板状触媒との接触部を結合材１４で結合することにより本実施形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】
また、例えば、結合材ゾル１３を塗布等により付着させる処理によって、板状触媒２同士の接触部周辺など意図しない部分に結合材ゾル１３が広がると、その部分は、脱硝触媒と排ガスとの接触が妨げられる。そのような場合は、結合材ゾル１３に触媒成分を混合することにより、結合材１４で結合された部分でも触媒作用を行わせることができる。
【００２９】
次に本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３０】
実施例１は、触媒成分として酸化チタン酸粉末に、三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、メタバナジン酸アンモニウム（ＮＨ４ＶＯ３）、及びシリカゾルを加え、無機繊維を加えて水分調整して混練することによって触媒ペーストを得た。これを金属エキスパンドメタルに塗布してプレス機で成形し板厚０．７ｍｍ、ピッチ５．７ｍｍの板状触媒２を得た。この板状触媒２に、板状触媒２同士の接触部となる帯状突部３と平坦部５に結合材ゾル１３である第一リン酸アルミニウムゾル（Ｐ２Ｏ５＝３３重量％、Ａｌ２Ｏ３=８．５重量％）を付着させた後、板状触媒２を枠体１１に収容して積層した。この状態で６時間風乾後、５００℃で２時間焼成し、触媒構造体１を収容した触媒ユニット１２を得た。
【実施例２】
【００３１】
実施例１の結合材ゾル１３に触媒成分と同じ組成の触媒粉末を混合し（スラリ濃度４０ｗｔ％）、この結合材ゾル１３を用いて実施例１と同様に６時間風乾後、５００℃で２時間焼成し、触媒構造体１を収容した触媒ユニット１２を得た。
【実施例３】
【００３２】
板状触媒２の板厚を０．５ｍｍとした以外は、実施例２と同様の方法で触媒構造体１を収容した触媒ユニット１２を作成した。
【比較例１】
【００３３】
実施例１と同様に作成した板状触媒２を、結合材ゾル１３を用いずに枠体内に積層して、６時間風乾後、５００℃で２時間焼成し、触媒構造体を収容した触媒ユニットを得た。
【比較例２】
【００３４】
板状触媒２の板厚を０．５ｍｍとした以外は、比較例１と同様の方法で触媒構造体を収容した触媒ユニットを作成した。
【００３５】
実施例１乃至３の触媒構造体１の排ガス流路９と比較例１、２の触媒構造体の排ガス流路の均一性を目視で観察した。また、表１の条件で排ガスを通流させて脱硝率を測定した。また、実施例１乃至３の触媒構造体１及び比較例１、２の触媒構造体の上流から１０ｋｇ／ｃｍ２の圧縮空気を吹きかけて板状触媒２同士の摺動の有無を確認した。これらの結果を図４に示す。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
図４に示したように、結合材１４で板状触媒２同士を結合した実施例１乃至３は、圧縮空気を吹きかけても板状触媒２同士の摺動は確認されなかった。これに対して、比較例１、２は板状触媒２同士が結合されていないので摺動が確認された。
【００３８】
また、実施例１と実施例２の脱硝率を比較すると、結合材ゾル１３に触媒成分を混合した実施例２の脱硝率が高い結果となった。
【００３９】
また、実施例１乃至３の排ガス流路９と比較例１、２の排ガス流路の形状を板状触媒２の板厚ごとに比較すると、板状触媒２同士を結合材１４で結合した実施例１乃至３の排ガス流路９の方が均一性が高い結果となった。
【００４０】
以上により、板状触媒２を結合材１４で結合することにより、板状触媒２同士の摺動による損傷を抑制できるとともに、排ガス流路９の形状の均一性を確保できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  触媒構造体
２  板状触媒
３  帯状突部
５  平坦部
９  排ガス流路
１１  枠体
１２  触媒ユニット
１３  結合材ゾル
１４  結合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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