(57)【要約】【課題】脱硝活性とＮＨ３  分解活性を併せ持つ排ガス浄化触媒の製造方法を提供すること。【解決手段】板状の触媒基材１に脱硝活性成分を含む触媒成分およびアンモニア分解活性成分を含む触媒成分を担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法において、板状触媒基材１のガス流入側を脱硝活性成分を含む触媒スラリ４に浸漬した後、乾燥および／または焼成し、一方、ガス出口側をアンモニア分解活性成分を含む触媒スラリ５に浸漬した後、乾燥および／または焼成することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス流路断面を横切るように、該排ガス流れと平行に複数の板状触媒を配置した排ガス浄化装置において、前記板状触媒は、排ガス流れ方向前流側に脱硝活性成分を含む触媒が担持された部分と、排ガス流れ方向後流側にアンモニア分解活性成分を含む触媒が担持された部分とを有することを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化装置に用いる板状触媒であって、排ガス流れ方向前流側に脱硝活性成分を含む触媒が担持された部分と、排ガス流れ方向後流側にアンモニア分解活性成分を含む触媒が担持された部分とを有することを特徴とする排ガス浄化用板状触媒。
【請求項３】
板状の触媒基材に脱硝活性成分を含む触媒成分およびアンモニア分解活性成分を含む触媒成分を担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法において、前記板状触媒基材のガス流入側を脱硝活性成分を含む触媒スラリに浸漬した後、乾燥および／または焼成し、一方、ガス出口側をアンモニア分解活性成分を含む触媒スラリに浸漬した後、乾燥および／または焼成することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
【請求項４】
前記板状触媒基材に代えて、該板状触媒基材を断面波形、凸凹形、階段状またはコの字状に成形したものまたはこれらを多数積層して一体化した基材構造体を用いることを特徴とする請求項３に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
【請求項５】
前記板状の触媒基材は、金網、メタルラスまたはパンチ孔を多数有する金属板であることを特徴とする請求項３または４に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス浄化装置、排ガス浄化用触媒およびその製造方法に係り、特に、脱硝活性とアンモニア分解活性とを併せもつ排ガス浄化装置、排ガス浄化用触媒およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電所などから排出される排煙中の窒素酸化物（ＮＯｘ）は酸性雨などの原因物質であり、その効果的な除去方法として、アンモニア（ＮＨ３  ）を還元剤として選択的接触還元を行う排煙脱硝法が火力発電所を中心に幅広く用いられている。排ガス処理装置に適用する脱硝触媒としては、例えばバナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）を活性成分にした酸化チタン（ＴｉＯ２）系触媒が使用されており、通常ハニカム状、板状に成形して用いられている。
【０００３】
このような脱硝触媒の製造法としては、例えば酸化チタンとＶ、Ｍｏ，Ｗなどの触媒活性成分の塩類を水と共に混練した後、成形、焼成する混練法、酸化チタンを成形、焼成した担体に触媒活性成分の塩類を含む混合溶液を含浸させる含浸法（特開２０００−３０８８３２号）、あらかじめ調製した触媒成分粉末をスラリ化したものを金属製またはセラミック製基材にコーティングするコーティング法（特開昭５０−１２８６８１号公報、特公昭５３−３４１９５号公報、特開昭６３−２３４２２４  号公報）等が知られている。
このうちコーティング法は、触媒成分を含むスラリ中に基材を浸漬して担持させる方法であるため、触媒担持量を低減し、触媒の薄板化、軽量化に適した方法ということができる。
【０００４】
ところで脱硝機能を有する排ガス処理装置においては、窒素酸化物の分解、除去のみならず、余剰のＮＨ３  または排ガスに含まれるＣＯの分解、除去を同時に行うことができれば好都合である。また、近年、脱硝触媒成分の改良が進み、単位容量当たりの排ガスを浄化するのに必要な触媒量は減少する傾向にある。さらに、板状触媒の狭ピッチ化および使用温度の高温度化により相対的に触媒の体積当りの活性が向上し、これによって、触媒はよりコンパクトになり、触媒体の長さ方向の幅は、例えば数１００ｍｍ以下まで減少している。
【０００５】
このような状況下では、一つの触媒体に、脱硝活性とＮＨ３  分解活性を付与するために二種類の触媒成分を個別に担持させることは技術的に非常に困難である。従って、例えば図５に示すように、触媒長さを更に短くした二層の触媒体をダクト７の排ガス浄化装置内に設置し、一方を脱硝活性を付与した脱硝触媒８、他方をＮＨ３  分解活性を付与した酸化触媒（ＮＨ３  分解触媒）９とする技術が採用されていた。６は、排ガス流れ方向を示す矢印である。
【０００６】
しかしながら、排ガス浄化装置の触媒枠内に二層の触媒体を組み上げるのは物理的に困難な上、製造コストが高くなるという問題があった。特に、ガス攪拌効果を高めるために板状触媒を、その突起が相互に交差するように多数積層した触媒構造体とする必要がある場合（後述する図４（Ａ）参照）は、長さ方向の幅が狭すぎるために触媒枠内に二層の触媒体を組み上げることはできなかった。
【特許文献１】特開２００１−１３２１６６号公報
【特許文献２】特開昭６２−０８３０３８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、脱硝活性とＮＨ３  分解活性とを併せもつ排ガス浄化装置、排ガス浄化触媒およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願で特許請求する発明は以下のとおりである。
（１）排ガス流路断面を横切るように、該排ガス流れと平行に複数の板状触媒を配置した排ガス浄化装置において、前記板状触媒は、排ガス流れ方向前流側に脱硝活性成分を含む触媒が担持された部分と、排ガス流れ方向後流側にアンモニア分解活性成分を含む触媒が担持された部分とを有することを特徴とする排ガス浄化装置。
（２）上記（１）に記載の排ガス浄化装置に用いる板状触媒であって、排ガス流れ方向前流側に脱硝活性成分を含む触媒が担持された部分と、排ガス流れ方向後流側にアンモニア分解活性成分を含む触媒が担持された部分とを有することを特徴とする排ガス浄化用板状触媒。
【０００９】
（３）板状の触媒基材に脱硝活性成分を含む触媒成分およびアンモニア分解活性成分を含む触媒成分を担持させる排ガス浄化用触媒の製造方法において、前記板状触媒基材のガス流入側を脱硝活性成分を含む触媒スラリに浸漬した後、乾燥および／または焼成し、一方、ガス出口側をアンモニア分解活性成分を含む触媒スラリに浸漬した後、乾燥および／または焼成することを特徴とする排ガス浄化用触媒の製造方法。
（４）前記板状触媒基材に代えて、該板状触媒基材を断面波形、凸凹形、階段状またはコの字状に成形したものまたはこれらを多数積層して一体化した基材構造体を用いることを特徴とする上記（３）に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。（５）前記板状の触媒基材は、金網、メタルラスまたはパンチ孔を多数有する金属板であることを特徴とする上記（３）または（４）に記載の排ガス浄化用触媒の製造方法。
【００１０】
本発明装置において、板状触媒は、排ガス流路断面を横切るように、該排ガス流れと平行に複数配置される。板状触媒は、あらかじめ多数積層して触媒構造体としたのち、該触媒構造体を構成する板状触媒がガス流れと平行になるように排ガス流路内に配置されてもよい。
本発明において、板状触媒基材としては、例えば金網、ラス加工された金属板（以下、メタルラスという）またはパンチ孔を多数有する金属板が好適に使用される。板状触媒基材は、例えば図３に示したように、所定間隔で線状突起を多数形成し、断面波形、凸凹形、階段状またはコの字状に成形したものであることが好ましく、これらを多数積層して一体化し、図４に示したように、基材構造体として用いることもできる。なお、本発明で使用する板状触媒基材は、ローラ掛け、プレスなどにより圧延されていてもよい。
【００１１】
本発明において、触媒基材の排ガス流れ方向前流側とは、触媒調製後、排ガス煙道に配置して実用する際に、最初に排ガスと接触する端部側をいい、排ガス流れ方向後流側とは最後に排ガスと接触する端部側をいう。
本発明において、脱硝活性成分を含む触媒スラリとしては、例えば酸化チタンを主成分にしバナジウム、モリブデン、タングステンなどを含むものが好適に使用される。また、ＮＨ３  分解活性成分を含む触媒スラリとしては、チタン、タングステンおよびバナジウムから選ばれた一種以上の元素の酸化物からなる組成物を第一成分とし、白金、パラジウム、イリジウムおよびロジウムから選ばれた一種以上の貴金属もしくはシリカ、ゼオライト、アルミナ等の多孔体に予め担持した前記貴金属含有組成物を第二成分として含むものが好適に使用される。
【００１２】
本発明において、板状の触媒基材または基材構造体に触媒スラリを担持する順序は、特に限定されるものではなく、ＮＨ３  分解活性成分を含む触媒スラリを塗布した後、脱硝活性成分を含む触媒スラリを塗布するようにしてもよい。また、本発明においては、触媒スラリを触媒基材または基材構造体の貫通孔を全て埋めるように担持させてもよく、一部または全部の貫通孔を貫通させた状態に残して担持させてもよい。
【００１３】
本発明において、触媒スラリに無機繊維を添加することにより、基材に担持した触媒成分を多孔質とし、これによって触媒成分の使用量を低減することができる。また、触媒活性成分を担持させたのちに行う焼成は、二種類の触媒成分をそれぞれ担持させた後、まとめて行うようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明方法を図１に従って詳細に説明する。図１は、板状触媒基材に脱硝能を有する触媒活性成分と、ＮＨ３  分解能を有する触媒活性成分とを担持して排ガス浄化用触媒を調製する方法を示す説明図である。図１において、先ず、板状触媒基材１のガス流れ方向の前流側を、脱硝能を有する触媒成分スラリ４に浸漬した後取り出し、例えば１２０℃で２時間乾燥し、上下を逆にしてガス流れ方向の後流側をアンモニア分解能を有する触媒成分スラリ５に浸漬した後取り出し、同じく、例えば１２０℃で２時間乾燥し、全体を５００℃で２時間焼成して脱硝能とＮＨ３  分解能の両方を備えた排ガス浄化用触媒体を得た。
【００１５】
本実施例によれば、触媒担持方法として触媒基材１を触媒活性成分含有スラリ４または５に浸漬するコーティング法を採用したことにより、長さ方向の幅の狭い触媒基材であっても容易に二種類の触媒成分を担持させることができるので、従来技術のように、触媒層を二つ設ける必要がなくなり、製造コストを大幅に低減することができる。
【００１６】
また、本実施例によれば、スラリへの触媒基材１の浸漬幅を変更することにより、触媒成分の担持面積を任意に、かつ精度よく調整することができ、かつ触媒担持量を低減することができるので、触媒の軽量化、低コスト化が図れるうえ、基材同士の接触部分の液溜まりを防止する効果を期待することもできる。
さらに、本実施例によれば、触媒成分は主として触媒基材１の貫通孔内に担持されるので、触媒体におけるガス流路を狭めることなく触媒成分の担持量を増加させることができ、これによって比較的容易に触媒性能を向上させることができる。
【００１７】
また、本実施例によれば、脱硝能とＮＨ３  分解能とを有する多元機能触媒を調製することにより、ＮＯｘとＮＨ３  およびＣＯを高い確率で同時に分解、除去することができる排ガス浄化用触媒が得られる。
なお、本発明方法はガス焚装置の排ガス処理技術としてだけでなく、石炭焚きおよびごみ焚き用装置の排ガス処理技術の一つとして適用することができ、大幅なコスト低減を図ることができる。
【００１８】
本実施例において、図２に示したように、二種類の触媒スラリ４および５は互いに重なるように担持してもよく（図２Ａ）、両者の間に隙間を設けて触媒基材１が露出した状態に担持してもよい（図２Ｂ）。
本実施例において、板状の触媒基材に代えて、該触媒基材を多数積層した基材構造体を用いることもできる。基材構造体を触媒活性成分含有スラリに浸漬することにより、該基材構造体を構成する各基材表面に一回の浸漬で同時に触媒成分を担持させることができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明の具体的実施例を説明する。
実施例１
メタバナジン酸アンモン３０６．５ｇ、三酸化モリブデン２７５．９ｇを２８５０ｇの水に混ぜ、約２０時間攪拌した後、シリカゾル１４３２ｇを混ぜた溶液に、平均繊維長さ１００μｍ、平均繊維径９μｍのＥガラス製無機繊維１１２３ｇ、および酸化チタン１３１３ｇを加えて、粘度１．５ｄＰａ・ｓの脱硝能を有する触媒スラリとした。
【００２０】
また、モルデナイト粉末（東ソー社製ＨＳＺ−６５０、ＳｉＯ２  ／Ａｌ２  Ｏ３  ＝２３）５０ｇに対し、重量割合でＰｔが０．１％になるように塩化白金酸水溶液（エヌ・イー・ケムキャット社製、ｌｏｔ．Ｎｏ１００１７０）を規定量加えて蒸発乾固した後、５５０℃で２時間焼成してＰｔ−モルデナイト触媒を得、このＰｔ−モルデナイト触媒の粉末５０ｇと、平均繊維長さ１００μｍ、平均繊維径９μｍのＥガラス製無機繊維５０ｇ、コロイダルシリカ（日産化学社製、ＯＳゾル、ＳｉＯ２  分２０％）３５ｇ、アルミナゾル（日産化学社製、５２０、Ａｌ２  Ｏ３  分２０％）１５ｇ、および水１２５ｇを混合した後、よく攪拌して均一な触媒スラリを得た。この触媒スラリを１００ｍｅｓｈパスの篩に四回通してＮＨ３  分解能を有する触媒スラリとした。
【００２１】
一方、送りピッチ０．３５ｍｍ、板厚０．６４ｍｍ、開孔率７４．０％のメタルラスを平板状になるよう１００ｍｍ×２０ｍｍに切断して触媒基材とし、該触媒基材のガス流れ方向の前流側を下にして上記脱硝能を有するスラリが液深さ９０ｍｍになるように収容されたビーカーに垂直に入れて前記スラリを９０ｍｍ幅で担持させた後、取り出し、液切りし、１２０℃で２時間乾燥し、次いでガス流れ方向後流側を、上記ＮＨ３  分解能を有する触媒スラリが液深さ１０ｍｍとなるように収容されたビーカに垂直に入れて前記スラリを１０ｍｍ幅で担持させ、取り出し、液切りした後、１２０℃で２時間乾燥し、次いで全体を５００℃で２時間焼成して排ガス浄化用触媒とした。
【００２２】
実施例２
脱硝能を有する触媒スラリへの浸漬幅を８０ｍｍ、ＮＨ３  酸化能を有する触媒スラリへの浸漬幅を２０ｍｍとした以外は、上記実施例１と同様にして同様の排ガス浄化用触媒を調製した。
実施例３
脱硝能を有する触媒スラリへの浸漬幅を７０ｍｍ、ＮＨ３  酸化能を有する触媒スラリへの浸漬幅を３０ｍｍとした以外は、上記実施例１と同様にして同様の排ガス浄化用触媒を調製した。
実施例１〜３の触媒を用いて表１に示す条件で脱硝率、ＣＯ酸化率およびＮＨ３  除去率を測定し、結果を表２に示した。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
表２から、本発明を適用することによって、従来の脱硝触媒と同様の形状で、高い脱硝率、ＣＯ酸化率およびＮＨ３  分解率を達成できたことが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本願の請求項１に記載の発明によれば、一の装置で、排ガス中のＮＯｘ、ＮＨ３  およびＣＯを効率よく分解、除去することができる。
本願の請求項２に記載の発明によれば、一の触媒で、排ガス中のＮＯｘ、ＮＨ３  およびＣＯを効率よく分解、除去することができる。
【００２７】
本願の請求項３に記載の発明によれば、板状触媒の軽量化および薄板化が可能となるとともに、ＮＯｘとＮＨ３  およびＣＯを高い確率で分解、除去することができる排ガス浄化用触媒が得られる。
【００２８】
本願の請求項４に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、板状触媒を多数積層した触媒構造体の軽量化、小型化が可能となり、製作工程の簡素化およびコストの低減を図ることができる。
本願の請求項５に記載の発明によれば、上記発明の効果に加え、触媒強度を十分に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である排ガス浄化用触媒の製造方法を示す説明図。
【図２】本発明における触媒活性成分の担持状態を示す図。
【図３】板状触媒基材の断面形状の一例を示す図。
【図４】基材構造体の一例を示す図。
【図５】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
１…板状触媒基材、２…基材構造体、４…脱硝能を有する触媒成分スラリ、５…ＮＨ３  分解能を有する触媒成分スラリ、６…ガス流れ方向を示す矢印、７…ダクト、８…脱硝触媒、９…ＮＨ３  分解触媒。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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