(57)【要約】【課題】有機物含有排ガスを触媒燃焼処理する際に、高い浄化性能が保たれ、経済的に優れた有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器の提供。  【解決手段】外殻容器１０の内部に、開口部を有する隔壁２０が固定され、隔壁開口部２１の周縁部から立ち上がる中空柱状体４０が設けられており、該中空柱状体４０の上方開口部４１が閉じられて、外殻容器１０内が仕切られ、一方の側にガス流入口１１、もう一方の側にガス流出口１２が設けられており、前記中空柱状体４０の対向する側面に一定の距離で配置された、ガス流入面を形成する支持体とガス流出面を形成する支持体との間に触媒が充填されて触媒層３０が形成された反応器であって、触媒層３０の鉛直方向に対する傾斜角度が４５°以下であり、前記２つの支持体が、触媒層３０の支持体以外の部分及び隔壁２０には固定されていない有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器１。【選択図】図１
2008281291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外殻容器の内部に、開口部を有する隔壁が固定され、隔壁開口部の周縁部から立ち上がる中空柱状体が設けられており、該中空柱状体の上方が閉じられて、外殻容器内が仕切られ、一方の側にガス流入口、もう一方の側にガス流出口が設けられており、前記中空柱状体の対向する側面に一定の距離で配置された、ガス流入面を形成する支持体とガス流出面を形成する支持体との間に触媒が充填されて触媒層が形成されることにより、ガス流入口から入ったガスが触媒層を通過してガス流出口から排出される反応器であって、
前記触媒層の鉛直方向に対する傾斜角度が４５°以下であり、かつガス流入面を形成する支持体及びガス流出面を形成する支持体が、中空柱状体が有する支持体保持溝に嵌め込まれており、触媒層の支持体以外の部分及び隔壁には固定されていない有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器。
【請求項２】
少なくともガス流出面を形成する支持体は、支持体の上端から３〜２０％の領域が開口のない閉止板状である、請求項１に記載の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器。
【請求項３】
燃焼温度が１００〜７００℃の有機物含有排ガスの触媒燃焼に用いる、請求項１または２に記載の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、工場等から排出される有機物含有排ガスを、触媒燃焼処理して無害化するための触媒燃焼反応器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アクリル酸、メタクリル酸製造設備を有する工場等から排出されるような有機物含有排ガス（以下、単に排ガスと言う。）は、無害化する処理が必要である。排ガスとしては、化学工場等のプロセスから配管を通して排出されるものの他に、塗装工場等の様にプロセスが建屋等で覆われた中で、プロセスから漏洩した有機物を含有したガスを建屋内の空気とともに吸引して集めたもの等が含まれる。
【０００３】
このような排ガスの無害化には、例えば、排ガス中の有機物濃度が数百ｐｐｍ以上の場合、排ガスを燃焼処理するのが確実であり、経済的である。燃焼処理の方法としては、必要に応じて補助燃料を焚いて燃焼炉内で８００℃以上の高温度で直接燃焼する直接燃焼法と、有機物濃度を所定の範囲内に調整して触媒層中で７００℃以下の比較的低温で燃焼させる触媒燃焼法とがある。
【０００４】
特許文献１では、直接燃焼法として、排ガスを燃焼炉で燃焼処理する際に、炉壁への燃焼生成物の付着を防止し、排ガス中に含まれる低濃度の可燃性有害成分を効率よく燃焼させることができる、排ガスの燃焼方法及び装置が示されている。燃焼炉内で排ガスを直接燃焼する方法は、複雑な操作を伴わずに安定した処理性が得られるという利点があるが、問題点も抱えている。排ガスの直接燃焼法では、高温（少なくとも８００℃以上）で燃焼を行う必要があるため、多くのエネルギーを要する。そのため、多くの補助燃料を要し、燃焼設備や排熱回収設備、さらに排ガス処理設備等のコストがかかる。更に、ダイオキシンやＮＯｘ等の発生、大量のエネルギー消費に伴う地球温暖化ガスの発生等も問題である。したがって、大量の希釈ガスを必要とする場合や触媒にとって有害な成分を多量に含むような触媒燃焼に適さない場合を除いては、有機物濃度が高い排ガスは燃焼炉内で直接燃焼するよりも触媒燃焼する方が有利である。
【０００５】
触媒燃焼法は、直接燃焼法と比較して低い温度（７００℃以下）で燃焼反応を完結でき、補助燃料を必要としないため、燃焼設備や排熱回収設備が比較的小規模で済み、且つ排ガス処理設備が不要である。また、ダイオキシンやＮＯｘの発生が極めて少なく、エネルギー消費も少ないため地球温暖化ガスの発生量も少ない等、地球に優しい方法と言える。
【０００６】
触媒燃焼法としては、触媒燃焼反応の際、外部への放熱ロス、燃焼反応後の被燃焼反応流体が反応器外表面に接する箇所、及び耐熱性と耐食性を備えた高級材の使用量を最小限とする構造を有する触媒燃焼反応器と、触媒構造体とが示されている（特許文献２）。また、特許文献２では、これらの触媒燃焼反応器と触媒構造体とを用いた触媒燃焼反応方法が示されている。
排ガスの触媒燃焼は直接燃焼に比べて低温ではあるが、大きな発熱を伴う反応であり、燃焼開始・停止に伴って触媒層は大きく熱膨張・収縮をする。また、触媒層のガス流入面とガス流出面との間には数百度の温度差が生じ、熱膨張・収縮の大きさが全く異なる。更に、触媒層のガス流入面とガス流出面に位置する支持体と、触媒充填部分とは材質も形状も全く異なるため熱膨張・収縮の程度が全く異なる。従って、ある程度大きな反応器では、触媒層がこれらの熱膨張・収縮による応力の集中がない構造であること、また触媒層の支持体と触媒部分との熱膨張・収縮の差によって触媒層にガスの吹き抜けの原因となるような隙間が生じない構造とすること等が重要である。しかし、特許文献２では、この問題への対策が充分でない。
【０００７】
また、排ガス中の窒素酸化物を接触還元法により処理するための触媒反応器として、ガス流路内に、ガス流入面とガス流出面を金網もしくは多孔板で形成した直方体の触媒充填層を、ガス流入方向に裾を開くように互いに傾斜させ、組み合わせて配置することを特徴とする固気接触反応装置が示されている（特許文献３）。しかし、この装置は排ガス中の窒素酸化物の還元反応を対象としているため、反応による発熱がなく、上記のような熱膨張・収縮への対策はされていない。
以上のように、大きな発熱を伴う排ガスの触媒燃焼を行う反応器として、大きな熱膨張・収縮があっても排ガスの浄化性能を高く保ち、安定に継続できる反応器が望まれている。
【特許文献１】特開平６−１２９６２７号公報
【特許文献２】特開２００４−２８５５６号公報
【特許文献３】特開昭５１−１２６９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような排ガスを浄化する触媒燃焼反応の際には、排ガスの浄化性能を高く保ち、同時にそれが安定に継続できなければ、経済的に所期の目的を達成できない。
即ち、（１）触媒層内の排ガスの滞留時間が均一であること、（２）触媒層の支持体が急速な温度変化や触媒層のガス流入面とガス流出面との間の大きな温度勾配による応力集中がない構造とすること、（３）触媒層の支持体と触媒充填部分の熱膨張・収縮の差によって触媒層にガスの吹き抜けの原因となるような隙間が生じない構造とすること等が必要である。触媒燃焼反応器のスケールがある規模以上になると、安定に継続できることの重要度が増す。
【０００９】
本発明では、有機物含有排ガスを触媒燃焼処理して無害化する際に、有機物含有排ガスの浄化性能を高く保ち、同時に安定に継続できる、経済性に優れた有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、外殻容器の内部に、開口部を有する隔壁が固定され、隔壁開口部の周縁部から立ち上がる中空柱状体が設けられており、該中空柱状体の上方が閉じられて、外殻容器内が仕切られ、一方の側にガス流入口、もう一方の側にガス流出口が設けられており、前記中空柱状体の対向する側面に一定の距離で配置された、ガス流入面を形成する支持体とガス流出面を形成する支持体との間に触媒が充填されて触媒層が形成されることにより、ガス流入口から入ったガスが触媒層を通過してガス流出口から排出される反応器であって、前記触媒層の鉛直方向に対する傾斜角度が４５°以下であり、かつガス流入面を形成する支持体及びガス流出面を形成する支持体が、中空柱状体に設けられた支持体保持溝に嵌め込まれており、触媒層の支持体以外の部分及び隔壁には固定されていない有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器を提供する。
【００１１】
本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器は、少なくともガス流出面を形成する支持体は、支持体の上端から３〜２０％の領域が開口のない閉止板状であるのが好ましい。
また、本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器は、燃焼温度が１００〜７００℃の有機物含有排ガスの触媒燃焼に用いるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器によれば、例えば、工場等から排出される有機物含有排ガスを触媒燃焼処理して無害化する際、排ガスの浄化性能を高く保つことができるため、経済的に所期の目的を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器（以下、反応器と言うことがある。）の一実施形態例を図１〜５に基づいて説明する。
触媒燃焼反応器１は、図１に示すように、外殻容器１０の内部に、排ガスを通さない隔壁２０が固定されている。また、隔壁２０には、隔壁開口部２１が設けられる。
また、この実施形態例の反応器１では、上部にガス流入口１１、下部にガス流出口１２が設けられる。
【００１４】
隔壁２０上には、図４及び図５に示すように、隔壁開口部２１の周縁部から垂直に立ち上がる中空柱状体４０が設けられ、該中空柱状体４０には触媒層３０が形成されている。本実施形態例では、図４に示すように、８個の触媒層３０を角柱状に繋げて中空柱状体４０としている。
【００１５】
触媒層３０には、図５に示すように、排ガスを通さない側壁２２が設けられており、該側壁２２には支持体保持溝２３、２４が形成されている。
また、触媒層３０は、ガス流入面を形成する支持体３１（以下、支持体３１と言う。）とガス流出面を形成する支持体３２（以下、支持体３２と言う。）とが、側壁２２に形成された支持体保持溝２３、２４にそれぞれ嵌めこまれ、ガス流入面およびガス流出面が常に一定の距離となるように配置される。さらに、触媒層３０には、２つの側壁２２、支持体３１、３２により形成される空間内に触媒粒子が充填されている。
このように、中空柱状体４０は支持体保持溝２３、２４を有し、該支持体保持溝２３、２４を用いて、中空柱状体４０の対向する側面に一定の距離となるように支持体３１と支持体３２とが配置され、該支持体３１、３２の間に触媒が充填されて触媒層３０が形成される。
また、本実施形態例では、支持体３１、３２は、図２のように、隔壁２０上に垂直に設けられている。また、触媒層３０の上端面は、触媒層上蓋４２により閉じられている。
また、支持体３１、３２は、支持体保持溝２３、２４に嵌め込まれるだけであり、隔壁２０及び触媒層上蓋４２とは固定されない。したがって、反応器１では、支持体３１及び支持体３２は、それぞれ独立に伸縮できる。
【００１６】
本発明の反応器１では、上記のように、８個の触媒層３０を角柱状に繋いだものを一組として、中空柱状体４０が形成されている。中空柱状体４０の上方開口部４１は、シール板４３により塞がれ（図１）、支持体３１側から触媒層３０を通過した排ガスが上方開口部から反応器上部１３へと流れ込んだり、ガス流入口１１から入った排ガスが触媒層３０を通らずに中空柱状体４０内に流入したりしないようにされる。
１つの中空柱状体４０の側面に形成する触媒層３０は、８個に限定されない。例えば、６個又は１０個の触媒層３０を角柱状に繋いでもよく、触媒層３０を１つだけ有し、それ以外の部分が全て排ガスを通さない側壁とする構造であってもよい。
中空柱状体４０の個数も限定されず、反応器１内に複数設けることができる（図４では４個）。例えば、３個であっても５個であってもよい。中空柱状体４０及び中空柱状体４０の側面に形成される触媒層３０の数は、触媒燃焼処理を行う排ガス量から決まる所要触媒量、触媒層厚さ、ガス通過面積等から最も適当な数を計算により決めればよい。
【００１７】
支持体３１、３２の排ガス流入面及び排ガス流出面は、例えば、金網や多孔板等により形成する。支持体３２は、該支持体３２の上端から３〜２０％の領域が、開口がなく、排ガスが通過しない閉止板状の支持体上部３４となっており、支持体開口面３６の部分だけがガス流出面を形成するのがよい（図２及び図３）。また、支持体３１にも同様の閉止板状の支持体上部３３を設け、支持体開口面３５だけがガス流入面を形成するようにしてもよい。支持体３１及び支持体３２は、長方形の枠３７に桟３８を取り付け、金網３９を張った形状のものであり、これらが側壁２２の支持体保持溝２３及び支持体保持溝２４にそれぞれ嵌め込まれる。尚、閉止板状の支持体上部は、支持体３１のみに設けてもよい。
【００１８】
以上のように、反応器１では、隔壁開口部２１を有する隔壁２０が外殻容器１０の内部に固定され、該隔壁２０には隔壁開口部２１の周縁部から立ち上がる中空柱状体４０が設けられ、中空柱状体４０の上方開口部４１が閉じられて外殻容器１０内が仕切られている。また、中空柱状体４０の側面には触媒層３０が形成されているため、ガス流入口１１から反応器上部１３へと流入した排ガスは、ガス流入面を形成する支持体３１側から、ガス流出面を形成する支持体３２側へと触媒層３０中を通過し、隔壁開口部２１から反応器下部１４へと入り、ガス流出口１２から排出される。
【００１９】
例えば、工場等からの排ガスを触媒燃焼処理して無害化する場合、触媒燃焼反応器には処理後の排ガス中の有機物濃度を少なくとも１ｐｐｍ以下とするような高い浄化率（反応率）が求められる。このような高い浄化率を得るためには、排ガスが触媒層内に滞留する時間を均一にしなければならない。滞留時間が均一でない場合、平均の滞留時間が所定の値であっても、滞留時間の短い部分を通る排ガスの浄化率が低くなり、全体の浄化率が低下する。また、滞留時間の短い部分は一般にガスの流動抵抗が小さいため、排ガスが選択的にその部分に多く流れ、全体の浄化率低下が加速される。滞留時間を均一にするには、触媒充填部分５０の厚さａが均一であること、即ち支持体３１と支持体３２との距離ａが一定となるように触媒層３０を形成させることが重要である。
【００２０】
また、触媒充填部分５０の厚さａ（支持体３１と支持体３２との距離ａ）は、以下に示すような範囲内であるのが好ましい。厚さａが下限値以上であれば、排ガスが触媒層３０を通過する時の圧力損失ΔＰが極端に小さくならず、排ガスの偏流や吹き抜けが起きにくくなり、均一な流速（押出し流れ）が得られる。厚さａの下限値は、反応器１に流入する排ガスの流速及び触媒の形状や粒子径にもよるが、少なくとも触媒粒子径の数十倍であると考えられる。一方、厚さａが上限値以下であれば、触媒層３０を通過する排ガスの圧力損失ΔＰが大きくなりすぎず、排ガスを送るのに大きな動力を必要としないで済む。この場合には、設備費用や運転費用を抑えることができ、経済性に優れる。厚さａの上限値は、反応器１に流入する排ガスの流速及び触媒の形状や粒子径等によって決まる。
【００２１】
排ガスの触媒燃焼では、排ガス中の可燃物の種類や濃度、触媒の種類によって多少の違いはあるが、通常、燃焼温度を１００〜７００ ℃の範囲に調整するのがよい。触媒層３０に入る排ガス温度が着火温度より低いと、排ガス中の可燃物の燃焼反応が起こらない。したがって、排ガスは着火温度以上まで予熱されて触媒層３０に供給される必要があり、その温度は可燃物の種類等によって異なるが少なくとも１００℃以上である。また、触媒層３０に供給された排ガスは燃焼反応により温度がさらに上昇するが、排ガス中の有機物が完全に燃焼しても燃焼温度が７００℃を超えないようにするのがよい。これは長期的に安定した浄化率を維持するために、燃焼温度を触媒の熱劣化が進行する温度よりも低く抑える必要があるためである。この温度上限値は、触媒の種類等によって熱劣化温度が違うために異なるが、大部分の触媒ではその温度は７００℃以下である。ただし、高い浄化率を得るためには排ガスの燃焼温度は高い方がよい。したがって、燃焼温度は上記の触媒の熱劣化が進行する温度より低い範囲内で、できる限り高くするのが望ましい。
【００２２】
以上のように、排ガスの触媒燃焼では、排ガスの燃焼温度を触媒層３０のガス流入面（支持体３１）で１００℃以上、触媒層３０のガス流出面（支持体３２）で７００℃以下となるようにコントロールするのがよい。触媒層３０のガス流出面の温度のコントロールは、燃焼による排ガスの断熱温度上昇が所定範囲内に収まるように、排ガス中の可燃物濃度を空気等で希釈して調節する方法が採られる。
【００２３】
触媒燃焼反応では、上述のように触媒層３０の温度は常温よりもかなり高い温度になる。一方、触媒層３０の熱容量は比較的小さいため、燃焼反応が始まると急速に温度が上昇し、逆に可燃物が無くなれば急速に温度が低下する。また、燃焼反応が定常状態であっても、触媒層３０のガス流入面（支持体３１）とガス流出面（支持体３２）との間には大きな温度差が生じる。従って、触媒層３０の支持体３１、３２の構造設計では、熱による材料の膨張・収縮に伴う応力の集中がないように特別の配慮が必要である。例えば、本実施形態例のように、支持体３１、３２を支持体保持溝２３、２４に嵌め込み、隔壁２０及び触媒層上蓋４２には固定しないようにすればよい。このようにすれば、支持体３１、３２は互いに拘束し合うこともなく、互いの支持体が独立に熱膨張・収縮できる。また、こうすることにより支持体３１、３２は、支持体保持溝２３、２４の中をスライドして熱に応じて自由に伸縮することができる。したがって、触媒層３０は熱膨張・収縮が起きても、触媒層３０の応力の集中を避けることができ、安定に燃焼反応が行える。
触媒層の形状としては、本実施形態例に示したような直方体状の触媒層３０や、それを幾つか組み合わせた中空柱状体４０のようなものが好ましい。
【００２４】
この実施形態例では、支持体３１、３２は、支持体の上端から３〜２０％の領域である支持体上部３３、３４が閉止板状となっている。したがって、支持体３１、３２は、支持体開口面３５、３６の部分だけ排ガスが通過できるようになっている。これは、支持体３１から触媒層３０へと流入した排ガスを、少なくとも距離ａだけ、触媒充填部分５０中を通過させるためである。
即ち、触媒層３０の上部での排ガスの短絡を防止するためである。触媒充填部分５０は小粒径の触媒粒子の集合体である。したがって、触媒層３０の内部の触媒充填部分５０と、支持体３１、３２とは材質も形状も全く違うため、熱膨張・収縮の程度が大きく異なる。閉止板状の支持体上部３４の領域が、支持体３２の上端から３％以上であれば、触媒充填部分５０の上端面５１が、熱膨張・収縮をしても常に支持体上部３４の部分にある状態にでき、触媒層３０は、排ガスが流入する支持体開口面３６の部分までは触媒が必ず充填されている状態となる。そのため、排ガスの触媒充填部分５０内の通過は、常に距離ａが保障される。また、閉止板状の支持体上部３４の領域が、支持体３２の上端から２０％以下であれば、排ガスの流量を多くでき、高い効率で排ガスが浄化できる。以上のように、少なくとも支持体３２に、閉止板状の支持体上部３４を設けることにより、触媒充填部分５０のうち支持体上部３４の領域にある部分を、支持体３１、３２と触媒充填部分５０との熱膨張・収縮の差の調整代とできる。
【００２５】
次に、本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器の他の実施形態例を図６及び図７に基づいて説明する。
触媒燃焼反応器２（以下、反応器２と言う。）は、図６に示すように、外殻容器６０の内部に、排ガスを通さない隔壁７０が固定されている。また、隔壁７０には隔壁開口部７１が設けられている。
また、反応器２には、上部にガス流入口６１、下部にガス流出口６２が設けられる。
【００２６】
反応器２は、反応器１と同様に、隔壁開口部７１の周縁部に中空柱状体９０が設けられ、該中空柱状体９０には触媒層８０が形成される。
触媒層８０は、反応器１の場合と同様に、ガス流入面を形成する支持体８１（以下、支持体８１と言う。）とガス流出面を形成する支持体８２（以下、支持体８２と言う。）とが、一定の距離となるように配置され、内部に触媒が充填されることにより形成される（図７）。また、支持体８１、８２は隔壁７０上に傾斜させて設けられ、触媒層８０が傾斜している。触媒層８０と、鉛直方向とがなす傾斜角度α、βは、共に４５°以下である。また、傾斜角度α、βは異なっていてもよい。
中空柱状体９０は、傾斜した触媒層８０を２個突き合わせ、その側面部分（側面９３）は排ガスを通さない壁体とし、触媒層８０の上端面が触媒層上蓋９１で閉じられ、中空柱状体上部はシール板９２で塞がれている。したがって、触媒層８０を通過したガスが反応器上部６３へと流れ込んだり、ガス流入口６１から入った排ガスが触媒層８０を通らずに中空柱状体９０内に流入したりしない。
また、支持体８１、８２は、反応器１と同様に、側壁７２に設けられた支持体保持溝に嵌め込まれ、隔壁７０及び触媒層上蓋９１には固定されない。
【００２７】
中空柱状体９０は、隔壁７０上に複数個配置される（図６では３個）。中空柱状体９０の数は特に限定されず、反応器１の場合と同様に、燃焼処理する排ガス量から決まる所要触媒量、触媒層の厚さ、ガス通過面積などから最も適当な数を計算により決めればよい。
【００２８】
支持体８１及び支持体８２は、反応器１と同様に、金網や多孔板等によりガス流入面及びガス流出面を形成する。支持体８２は、支持体８２の上端から３〜２０％の領域に、開口のない閉止板状の支持体上部８４が設けられ、支持体開口面８６の部分だけがガス流出面となるのがよい（図７）。また、支持体８１にも同様の閉止板状の支持体上部８３を設け、支持体開口面８５の部分だけがガス流入面となるようにしてもよい。尚、閉止板上の部分は支持体８１にのみ設けてもよい。
支持体８１及び支持体８２は、反応器１と同様に枠８７に桟８８を取り付け、金網８９を張った形状のものであり、側壁７２に設けた支持体保持溝にそれぞれ嵌めこむことにより傾斜させて設ける。
【００２９】
以上のように、反応器２では、反応器１と同様に、外殻容器６０が仕切られており、ガス流入口６１から反応器上部６３へと流入したガスが、ガス流入面を形成する支持体８１側からガス流出面を形成する支持体８２側へと触媒層８０中を通過し、隔壁開口部７１から反応器下部６４へと入り、ガス流出口６２から排出される。
【００３０】
触媒充填部分１００の厚さｂ（支持体８１と支持体８２との距離ｂ）は、反応器１の厚さａと同じ範囲内とするのが好ましい。厚さｂが下限値以上であれば、排ガスが触媒層８０を通過する時の圧力損失ΔＰが極端に小さくならず、排ガスの編流や吹き抜けが起きにくくなり、均一な流速（押出し流れ）が得られる。一方、厚さｂが上限値以下であれば、触媒層８０を通過する排ガスの圧力損失ΔＰが大きくなりすぎず、排ガスを送るのに大きな動力を必要としないで済み、設備費用や運転費用を抑えることができ、経済性に優れる。
【００３１】
反応器２でも反応器１と同様に、触媒層８０の上部での排ガスの短絡を防止するために、支持体８２の上端から３〜２０％の領域に閉止板上の支持体上部８４を設けている。支持体８１、８２と、触媒充填部分１００とは材質も形状も全く異なるため、熱膨張・収縮の程度が大きく異なる。
閉止板状の支持体上部８４の領域が、支持体８２の上端から３％以上であれば、触媒充填部分１００の上端面１０１が、熱膨張・収縮をしても常に支持体上部８３、８４の範囲にある状態にでき、触媒層８０の排ガスが流入する支持体開口面８５、８６の部分には触媒が必ず充填されている状態となる。そのため、排ガスの触媒充填部分１００内の通過は、距離ｂが保障される。また、閉止板状の支持体上部８４の領域が、支持体８２の上端から２０％以下であれば、排ガスの流量を多くでき、燃焼を高い効率で行える。以上のように、少なくとも支持体８２に閉止板状の支持体上部８４を設けることにより、触媒充填部分１００のうち支持体上部８４の領域にある部分を、支持体８１、８２と触媒充填部分１００との熱膨張・収縮の差の調整代とできる。
【００３２】
また、反応器１では触媒層３０が鉛直に設けられているため、支持体３１、３２と触媒充填部分５０とが異なった膨張率で伸縮したとしても、触媒粒子は重力の影響で適宜隙間を埋めるように移動する。したがって、触媒層３０の支持体開口面３５、３６の部分には触媒粒子が満たされた状態が保たれ、排ガスが通過する触媒充填部分の厚さが均一に保たれる。反応器２では、触媒層８０を傾斜させて設けているため、前記のような重力による効果を得るためには、傾斜角度α、βを４５°以下にする必要がある。
【００３３】
以上、本発明の有機物含有排ガスの触媒燃焼反応器について、二つの実施形態例を説明したが、実施形態はこの二つに限定されるものではない。例えば、直方体状の触媒層３０を繋げた中空柱状体４０の代わりに、同心円筒のような形状の触媒層を設けてもよい。また、ガス流入口とガス流出口、及び支持体３１と支持体３２とを入れ換え、反応器の下側から上側へと排ガスが流れるようにしてもよい（反応器２でも同じ）。本発明の触媒燃焼反応器で使用される触媒としては、通常の触媒燃焼反応に用いられるものであればその種類や形状は特に制限されない。例えば、スチレン、酢酸のような有機物を含有する排ガスであれば、ＰｔあるいはＰｄ等の触媒を用いることができる。
また、本発明の触媒燃焼反応器で処理される有機物含有排ガスとしては、可燃性有機化合物を含むガスであれば特に限定されないが、例えば、イソブチレン又はターシャリーブチルアルコールを気相酸化してメタクロレイン又はメタクリル酸を製造する際に生成される排ガス、プロピレンを気相酸化してメタクロレイン又はメタクリル酸を製造する際に生成される排ガスが挙げられる。かかる排ガスには、可燃性有機化合物として、イソブチレン、プロピレン、一酸化炭素、酢酸、メタクリル酸、アクリル酸等が含まれている。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の触媒燃焼反応器によれば、例えば、工場等からの有機物含有排ガスを触媒燃焼処理して無害化する際に、浄化性能を高く保つことができるため、経済的に優れている。また、触媒燃焼法は、直接燃焼法と比較して低温度で燃焼反応が完結できるため、補助燃料を必要とせずエネルギー消費量が少なく経済的である。また、ダイオキシンやＮＯｘの発生が無く、地球温暖化ガスの発生量も少ないため地球に優しい方法である。本発明の触媒燃焼反応器は、有機物含有排ガスの触媒燃焼処理をより経済的に遂行する上で大きな効果があり、触媒燃焼法の普及が促進されると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態例である触媒燃焼反応器１の縦断面図である。
【図２】図１の触媒層３０部分の詳細な縦断面図である。
【図３】本発明の触媒層３０の支持体３２側から見た正面図である。
【図４】本発明の一実施形態例である触媒燃焼反応器１の横断面図である。
【図５】図４の触媒層３０部分の詳細な横断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態例である触媒燃焼反応器２の縦断面図である。
【図７】図６の中空柱状体９０部分の詳細な縦断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  触媒燃焼反応器
２  触媒燃焼反応器
１０  外殻容器
１１  ガス流入口
１２  ガス流出口
２０  隔壁
２１  隔壁開口部
３０  触媒層
３１  ガス流入面を形成する支持体
３２  ガス流出面を形成する支持体
４０  中空柱状体
６０  外殻容器
７０  隔壁
７１  隔壁開口部
８０  触媒層
８１  ガス流入面を形成する支持体
８２  ガス流出面を形成する支持体
９０  中空柱状体
【図１】
2008281291.tif 000003
【図２】
2008281291.tif 000004
【図３】
2008281291.tif 000005
【図４】
2008281291.tif 000006
【図５】
2008281291.tif 000007
【図６】
2008281291.tif 000008
【図７】
2008281291.tif 000009