(57)【要約】【課題】スラリコーティグ法によってメタルラス基材に触媒成分を担持させた場合であっても、液溜まりによる圧力損失の増加を防止することができる排ガス浄化用触媒構造体を提供すること。【解決手段】平板状または断面波形、凸凹状もしくは階段状に成形された板状のメタルラス基材に触媒スラリをコーティングして形成した排ガス浄化用触媒構造体であって、メタルラス基材のラス加工時の進行方向と平行な一辺に、コーティングされた触媒スラリの液溜りが形成された触媒体を、液溜まりが形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して枠体内に収納したこと。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状または断面波形、凸凹状もしくは階段状に成形された板状のメタルラス基材に触媒成分含有スラリをコーティングして形成した排ガス浄化用触媒体であって、前記メタルラス基材のラス加工時の進行方向と平行な一辺に、前記コーティングされた触媒成分含有スラリの液溜りが形成されていることを特徴とする排ガス浄化用触媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒体を、前記液溜まりが形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して枠体内に収納したことを特徴とする排ガス浄化用触媒構造体。
【請求項３】
平板状または断面波形、凸凹状もしくは階段状に成形された板状のメタルラス基材を触媒成分含有スラリに浸漬して該スラリをコーティングした後、乾燥および／または焼成する排ガス浄化用触媒体の製造方法において、前記メタルラス基材を触媒成分含有スラリに浸漬し、該メタルラス基材のラス加工時の進行方向が上側または下側となるように引き上げた後、前記ラス加工時の進行方向と平行な一辺が上側または下側となるようにして乾燥および／または焼成し、該乾燥および／または焼成時に下側となった辺に前記コーティングした触媒成分含有スラリの液溜まりを形成させることを特徴とする排ガス浄化用触媒体の製造方法。
【請求項４】
請求項３で調製した触媒体を、前記液溜まりが形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して枠体内に収納することを特徴とする排ガス浄化用触媒構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排ガス浄化用触媒体、触媒構造体およびその製造方法に係り、特に、メタルラス基材に触媒成分含有スラリをコーティングした排ガス浄化用触媒体、触媒構造体およびその製造方法であって、圧力損失の増加を抑制することができる排ガス浄化用触媒体、触媒構造体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、例えば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。脱硝触媒としては、通常ハニカム状、板状等に成形された、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、またはタングステン（Ｗ）を活性成分とする酸化チタン（ＴｉＯ２　）系触媒が使用されており、各種の製造法が提案されている。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塩類の混合溶液を含浸させる含浸法（特開２０００−３０８８３２号公報）、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スラリーコーティング法（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。これらのうち、スラリーコーティング法は、触媒成分を含むスラリ中に触媒基材を浸漬して前記触媒成分を担持させるものであり、触媒基材の薄板化、軽量化に適した方法である。
【特許文献１】特開昭５０−１２８６８１号公報
【特許文献２】特公昭５３−０３４１９５号公報
【特許文献３】特開昭６３−２３４２２４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしなから、このようなスラリーコーティング法で触媒体を製造する際には、液溜りの問題を避けることはできない。
すなわち、スラリーコーティング法によって、触媒基材、特にメタルラス基材にその開孔部を塞いだ状態に触媒成分含有スラリをコーティングするためには、触媒成分含有スラリ（以下、単に触媒スラリまたはスラリという）に浸漬したメタルラス基材を、該メタルラスの製造時におけるラス加工時の進行方向を上下方向にして引上げる必要があるが、ラス加工時の進行方向（目開き方向）に沿って触媒スラリから引上げたスラリコーティングメタルラス基材を、引き上げたままの位置関係で乾燥および／または焼成するとラス加工時の進行方向と直交する二辺のうち前記引上げ時に下方となった端部に、触媒スラリが厚くコーティングされた液溜まりが形成される。
【０００４】
図６は、従来のスラリーコーティング法によって調製された触媒体および、該触媒体を多数積層した触媒構造体の説明図である。図６において（Ａ）は、メタルラス基材を触媒スラリに浸漬した後、ラス加工時の進行方向Ａに沿って引上げ、引き上げたままの上下関係で乾燥および／または焼成した触媒体の平面図であり、触媒体６のラス加工時の進行方向下端の一辺に液溜まり５が形成されている。
【０００５】
ここで、メタルラス基材に触媒スラリをコーティングした触媒体において、基材のラス加工時の進行方向寸法は触媒体自体の長さとなり、通常、触媒体を多数積層した触媒構造体において被処理ガスの流れ方向に沿って配置される。このため、図６（Ａ）の触媒体を多数積層して触媒枠に収納して触媒構造体を形成すると、触媒体の液溜まりが形成された辺は、触媒枠の開口部、すなわち被処理ガスの入口または出口に配置されることになる。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の触媒体６を多数積層して触媒枠１０に収納した触媒構造体７の一部切欠斜視図である。図において、触媒体６の液溜まり５が形成された辺は触媒枠１０の開孔部１１側に配置されている。このように触媒枠１０の開孔部１１に位置する液溜まり５は、被処理ガス３の流路断面積を減少させることとなり、特に積層ピッチが小さい触媒構造体においては、液溜まりの近傍で被処理ガスの縮流が生じ易くなり、圧力損失が増加する一因となっていた。
【０００６】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解決し、スラリコーティグ法によってメタルラス基材に触媒成分を担持させた場合であっても、液溜まりによる圧力損失の増加を防止することができる、排ガス浄化用触媒体、触媒構造体およびその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【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）平板状または断面波形、凸凹状もしくは階段状に成形された板状のメタルラス基材に触媒成分含有スラリをコーティングした排ガス浄化用触媒体であって、前記メタルラス基材のラス加工時の進行方向と平行な一辺に、前記コーティングされた触媒成分含有スラリの液溜りが形成されていることを特徴とする排ガス浄化用触媒体。
（２）上記（１）に記載の触媒体を、前記液溜まりが形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して枠体内に収納したことを特徴とする排ガス浄化用触媒構造体。
【０００８】
（３）平板状または断面波形、凸凹状もしくは階段状に成形された板状のメタルラス基材を触媒成分含有スラリに浸漬して該スラリをコーティングした後、乾燥および／または焼成する排ガス浄化用触媒体の製造方法において、前記メタルラス基材を触媒成分含有スラリに浸漬し、該メタルラス基材のラス加工時の進行方向が上側または下側となるように引き上げた後、前記ラス加工時の進行方向と平行な一辺が上側または下側となるようにして乾燥および／または焼成し、該乾燥および／または焼成時に下側となった辺に前記コーティングした触媒成分含有スラリの液溜まりを形成させることを特徴とする排ガス浄化用触媒体の製造方法。
（４）上記（３）で調製した触媒体を、前記液溜まりが形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して枠体内に収納することを特徴とする排ガス浄化用触媒構造体の製造方法。
【０００９】
次に、本発明の原理を図１〜図３を用いて詳細に説明する。図１は、メタルラス基材を示す説明図、図２は、触媒スラリに浸漬したメタルラス基材の引上げ方向を示す説明図、図３は、本発明方法によって調製された触媒体および触媒構造体を示す説明図である。
【００１０】
触媒スラリに浸漬したメタルラス基材を引き上げる際、該メタルラス基材の開孔部を塞ぐように付着した触媒スラリは、図１のＡ方向から受ける張力に対しては安定であるが、これと垂直なＢ方向からの張力に対しては不安定である。すなわち、メタルラス基材が触媒スラリの液面を通過して引上げられる際、基材に付着した触媒スラリは液面の表面張力により、液中に引っ張られるので、図２に示すように、図１のＡ方向を上下方向としてＡ方向に引上げることにより、基材開孔部を塞いた状態にスラリを塗布することができる。
【００１１】
一方、メタルラスを触媒基材として用いる場合、前記メタルラスは調製すべき触媒体の長さに合わせて切断されるため、ラス加工時の進行方向、すなわち図１におけるＡ方向寸法は触媒体の長さとなり、被処理ガスの流れ方向に沿って配置されることになる。従って、メタルラス基材に触媒スラリをコーティングした触媒体および触媒構造体において、触媒調製時にメタルラス基材を触媒スラリから引上げる方向と、調製された触媒構造体における実用時の被処理ガスの流れ方向とは通常一致する。
【００１２】
ここで、スラリーコーティング法においては、浸漬後触媒スラリ槽から引き上げられたメタルラス基材に付着したスラリは重力により下方に移動するので、引上げたままの状態（方向）で乾燥等させると、上述した図６（Ｂ）に示されるように、触媒構造体７における触媒枠１０の開口部１１に液溜まり５部分が配置されることとなり、これによってガス流路断面が狭められ、圧力損失が増加するという問題が生じていた。
【００１３】
本発明においては、触媒スラリに浸漬したメタルラス基材を、該メタルラス基材のラス加工時の進行方向（図１のＡ方向）を上下方向にして引き上げた後、該メタルラス基材のラス加工時の進行方向（図１のＡ方向）と平行な辺が上側または下側となるように（図１のＢ方向）、換言すれば、引き上げたスラリ付着メタルラス基材を、その平面に沿って９０度回転させた状態で乾燥および／または焼成するようにしたので、図３（Ａ）に示したように、乾燥および／または焼成時に下側となった、前記ラス加工時の進行方向Ａと平行な一辺に液溜まり５が形成された触媒体６が得られる。そして、得られた触媒体６を前記液溜まり５が形成された辺がガス流れ方向と平行になるように多数積層して触媒枠１０に収納することにより、図３（Ｂ）に示したように、触媒枠の開孔部１１が触媒体６の液溜まり５で狭められるという状態が回避され、これによって触媒構造体７における圧力損失の増大が抑制されることになる。
【００１４】
本発明において、メタルラス基材はローラ掛け，プレスなどにより圧延されていてもよい。また、メタルラス基材は図４（Ａ）〜（Ｄ）のようにその断面が階段状、波型、凹凸状等に成形されていてもよく、平板のままで用いることもできる。
本発明において、触媒成分としては、例えば酸化チタンを主成分にし、バナジウム（Ｖ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などが含まれたものが、剥離が少なく良好な結果が得られるとして好適に適用されるが、特に限定されるものではない。
【００１５】
本発明において、触媒スラリに浸漬したメタルラス基材は該メタルラス基材のラス加工時の進行方向（図１のＡ方向）を上側または下側にして引き上げられるが、上側にして引き上げることがより好ましい。重力によって下方に移動しようとする触媒スラリを扇型の開孔の円弧部分で受け止められるので、その移動量が低減されるからである。
本発明において、液溜まりとは、メタルラス基材を触媒スラリに浸漬したのち引上げ、乾燥および／または焼成する際、前記基材に付着したスラリが重力によって下方に移動することによって、下方端に形成される前記触媒スラリが厚くコーティングされた部分をいう。
【００１６】
本発明において、メタルラス基材および触媒体の形状は、典型的には正方形または長方形の板状体であり、液溜まりは乾燥および／または焼成時に下方に位置する端辺に形成される。
本発明において、触媒体を多数積層して触媒構造体を構成する際、前記触媒体における液溜まりが形成された辺はガス流れ方向と平行となるように配置されるが、液溜まりが全て枠体内の同じ側となるように積層してもよいが、所定の規則性をもってまたは不規則に枠体内の両側に位置するように積層することもできる。
【００１７】
本発明において、メタルラス基材をあらかじめ図５（Ａ）〜（Ｅ）のように、成形済みのメタルラスのみを多数積層するか、または成型済みのメタルラスと平板状のメタルラスとを交互に多数積層して担体構造体とし、この担体構造体をスラリに浸漬して触媒構造体とすることもできる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。
実施例１
メタバナジン酸アンモン３０６．５ｇおよび三酸化モリブデン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、長さ約１００μｍ、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の触媒スラリを得た。
【００１９】
一方、送りピッチ０．３５ｍｍ、板厚０．６４ｍｍ、開孔率７４．０％のメタルラスに、図１のＡ方向と平行に山部を成形し、該山部に直交する断面形状が図４（Ｄ）となる、幅４５８ｍｍ×長さ５００ｍｍ、山高さ３ｍｍの触媒基材を得た。
この触媒基材を上記触媒スラリに浸漬した後、図１のＡ方向を上下方向にして矢印Ａの方向に引上げ、液切りし、その後、図１のＢ方向が上下方向になるように触媒基材の板状に沿って９０°回転させ、矢印Ｂ方向を上にして１２０℃で１０分間乾燥した後、５００℃で２時間焼成し、図１のＡ方向に沿った一辺に厚さ約０．９ｍｍの液溜まりが形成された触媒体を得た。得られた触媒体を触媒枠内に、液溜まりの形成された一辺が触媒枠の内面側に配置されるように積層し、図５（Ｃ）に示される構造と同様の触媒構造体を得た。
【００２０】
比較例１
実施例１で得られた触媒基材を、同じく実施例１で得られた触媒スラリに浸漬した後、図１のＡ方向を上下方向にしてＡ方向に引上げ、液切りし、その後、方向を変えることなく矢印Ａの方向を上にして１２０℃で１０分間乾燥し、５００℃で２時間焼成し、図１のＡ方向と垂直な一端辺に厚さ約１．１ｍｍの液溜まりが形成された触媒体を得た。得られた触媒体を触媒枠内に、液溜まりの形成された端辺が触媒枠の開口側に配置されるようにして多数積層し、図５（Ｃ）に示される構造と同様の触媒構造体を得た。
【００２１】
比較例２
実施例１のメタルラスに、図１のＢ方向に平行に山部を成形し、該山部に直交する断面形状が図４（Ｄ）となるような、幅４５８ｍｍ×長さ５００ｍｍ、山高さ３ｍｍの触媒基材を得た。
この触媒基材を、実施例１で得られた触媒成分スラリに浸漬した後、図１のＢ方向を上下方向にして引上げ、液切りし、その後、方向を変えることなく１２０℃で１０分間乾燥し、５００℃で２時間焼成し、図１のＡ方向に平行な一つの端辺に厚さ約０．９ｍｍの液溜まりの形成された触媒体を得た。得られた触媒体を触媒枠内に、液溜まりの形成された端部が触媒枠の内面側に配置されるように積層し、図５（Ｃ）に示される構造と同様の触媒構造体を得た。
【００２２】
実施例１、比較例１および比較例２の触媒構造体の脱硝率および圧力損失を表１に示した条件で測定し、その結果を表２に示した。表中、活性比率は体積基準総括反応速度定数の比である。触媒活性、圧力損失ともに、実施例１の値を１．０とし、その相対値として示した。
【００２３】
第１表
2004141711.tif 000003
第２表
2004141711.tif 000004
表２から、実施例１の触媒構造体では、液溜まりのある触媒体端部がガス流路を狭めていないので、液溜まりでガス流路が狭められている比較例１に比べて、圧力損失が低くなっていることが分かる。また、引上げ時から図１のＢ方向を上下方向とした比較例２は、引上げ時にメタルラスの開孔部からスラリが流れ落ちたために前記開孔部を触媒スラリで塞ぐことができず、触媒体の有効面積が減少した結果、実施例１に比べて活性が低下している。
【００２４】
実施例１によれば、触媒基材の薄板、軽量化に有効なスラリーコーティング法に特有の、液溜りに起因する圧力損失の増加を抑制することができる。またこれによってより薄板基材の使用が可能となるので、触媒重量および製造コストを低減することができ、石炭焚き用の排ガス浄化触媒であればＳＯ２　酸化率の低減も可能となる。
【００２５】
【本発明の効果】
本願の請求項１に記載の発明によれば、触媒活性を維持しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる排ガス浄化用触媒構造体を構成するのに好適な触媒体が得られる。
本願の請求項２に記載の発明によれば、触媒活性を維持しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる排ガス浄化用触媒構造体が得られる。
【００２６】
本願の請求項３に記載の発明によれば、触媒活性を維持しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる排ガス浄化用触媒構造体を構成するのに好適な触媒体が得られる。
本願の請求項４に記載の発明によれば、触媒活性を維持しつつ、圧力損失の増加を抑制することができる排ガス浄化用触媒構造体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】メタルラス基材におけるラス加工時の進行方向を示す説明図。
【図２】スラリ浸漬後のメタルラス基材の引上げ方向を示す説明図。
【図３】本発明の触媒体および触媒構造体の一例を示す図。
【図４】本発明に適用されるメタルラス基材の断面形状の一例を示す図。
【図５】本発明に適用される触媒基材構造体の一例を示す説明図。
【図６】従来技術を示す説明図。
【符号の説明】
１…メタルラス、２…メタルラス引上げ方向を示す矢印、３…ガス流れ方向を示す矢印、５…液溜まり、６…触媒体、７…触媒構造体、８…スラリ液面、１０…触媒枠、１１…触媒枠の開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004141711.tif 000008
【図５】
2004141711.tif 000009
【図６】
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