JP3305047B2 - 脱硝反応器 - Google Patents
脱硝反応器Info
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は脱硝装置に適用される脱
硝反応器に関する。
硝反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１５，図１６に従来の脱硝反応器を示
している。従来の並行流型脱硝触媒エレメントのガス通
過断面形状は、製法上又は脱硝反応容器への収納効率の
観点から矩形（通常、正方形）を成している。そして脱
硝反応器の断面形状も矩形となっている。すなわち、従
来技術による触媒エレメントは、成分そのものを押し出
し成型したものや触媒成分以外の物質（コージライトな
ど）を押し出し成型した基材に触媒成分を含浸又はコー
ティングによって付着させたものがある。これらはいず
れも押し出し成型でつくられるため、押し出し機の能力
及び合理的乾燥上の制約からエレメント１個の一辺は通
常１５０mmが限度と考えられている。そしてこのように
構成された触媒エレメントのそれぞれを集合してブロッ
ク化する必要があるが、そのためにも脱硝反応器の外形
は矩形となっている。
している。従来の並行流型脱硝触媒エレメントのガス通
過断面形状は、製法上又は脱硝反応容器への収納効率の
観点から矩形（通常、正方形）を成している。そして脱
硝反応器の断面形状も矩形となっている。すなわち、従
来技術による触媒エレメントは、成分そのものを押し出
し成型したものや触媒成分以外の物質（コージライトな
ど）を押し出し成型した基材に触媒成分を含浸又はコー
ティングによって付着させたものがある。これらはいず
れも押し出し成型でつくられるため、押し出し機の能力
及び合理的乾燥上の制約からエレメント１個の一辺は通
常１５０mmが限度と考えられている。そしてこのように
構成された触媒エレメントのそれぞれを集合してブロッ
ク化する必要があるが、そのためにも脱硝反応器の外形
は矩形となっている。
【０００３】このように従来の脱硝触媒エレメントは矩
形であって、その脱硝反応器は反応器断面を有効に利用
するため矩形をしていたが、原動機等から伝播して来る
振動または脱硝処理される排ガスの脈動に起因する起振
源に対する共振回避の目的で、反応器ケーシング各部の
固有振動数を高める必要があり、矩形外周面（平面）に
相当数の補強部材を設けておく必要（５０〜７５mm間隔
で）があり、反応器を矩形とすることはケーシング製造
上不利であるばかりでなく、外周に施工する保温工事も
困難となっていた。
形であって、その脱硝反応器は反応器断面を有効に利用
するため矩形をしていたが、原動機等から伝播して来る
振動または脱硝処理される排ガスの脈動に起因する起振
源に対する共振回避の目的で、反応器ケーシング各部の
固有振動数を高める必要があり、矩形外周面（平面）に
相当数の補強部材を設けておく必要（５０〜７５mm間隔
で）があり、反応器を矩形とすることはケーシング製造
上不利であるばかりでなく、外周に施工する保温工事も
困難となっていた。
【０００４】また、高い圧力を有する排ガスを処理する
場合の脱硝反応器は圧力容器を形成する必要が有り、圧
力１atg 以上に於ける脱硝反応器形状はそのケーシング
構造の強度的要求から必然的に強固な厚板とせざるを得
ない。更に、ガス流れ方向に複数個の触媒エレメントを
並べて配設した場合、ガス流れ方向の触媒エレメント間
（触媒層間）スペースが少く、上流側触媒エレメントと
下流側触媒エレメントを近づけて配置すれば、触媒エレ
メント間のダスト堆積が発生する。これによって触媒層
間の圧力損失が発生すると共に、ガス流れ方向に直角の
断面上に於ける圧力の損失の大小の分布が出来てその断
面上でのガスの均一流を阻害されることにより脱硝性能
を低下させることになっていた。一方、メタルシートよ
りなる波板材と平板材を交互に巻回してガス通過断面が
円形または楕円形等のハニカム構造体を構成するものも
あるが、メタルの熱膨張係数が大きいことに起因する熱
変形の防止および波板材と平板材の接合の困難さが指摘
されている（特開平０４−１３５６４４号、同０７−８
８０３号、同０６−２０５９８８号、同０６−２０５９
８９号）。
場合の脱硝反応器は圧力容器を形成する必要が有り、圧
力１atg 以上に於ける脱硝反応器形状はそのケーシング
構造の強度的要求から必然的に強固な厚板とせざるを得
ない。更に、ガス流れ方向に複数個の触媒エレメントを
並べて配設した場合、ガス流れ方向の触媒エレメント間
（触媒層間）スペースが少く、上流側触媒エレメントと
下流側触媒エレメントを近づけて配置すれば、触媒エレ
メント間のダスト堆積が発生する。これによって触媒層
間の圧力損失が発生すると共に、ガス流れ方向に直角の
断面上に於ける圧力の損失の大小の分布が出来てその断
面上でのガスの均一流を阻害されることにより脱硝性能
を低下させることになっていた。一方、メタルシートよ
りなる波板材と平板材を交互に巻回してガス通過断面が
円形または楕円形等のハニカム構造体を構成するものも
あるが、メタルの熱膨張係数が大きいことに起因する熱
変形の防止および波板材と平板材の接合の困難さが指摘
されている（特開平０４−１３５６４４号、同０７−８
８０３号、同０６−２０５９８８号、同０６−２０５９
８９号）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は製造が容易
で、しかも廉価な脱硝反応器を提供することを課題とし
ている。また、本発明は耐圧度の高い設計に良く適合で
きる脱硝反応器を提供することを課題としている。更に
また、本発明は触媒の目詰り及び圧力損失が少く、か
つ、性能の高い脱硝反応器を提供することを課題として
いる。
で、しかも廉価な脱硝反応器を提供することを課題とし
ている。また、本発明は耐圧度の高い設計に良く適合で
きる脱硝反応器を提供することを課題としている。更に
また、本発明は触媒の目詰り及び圧力損失が少く、か
つ、性能の高い脱硝反応器を提供することを課題として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のガス流
路が並行に形成された脱硝触媒エレメントをガス通過断
面内に配設してなる脱硝反応器における前記課題を解決
するため、脱硝触媒エレメントがセラミックシートによ
り構成された触媒担体を有するとともに円柱を半径に沿
って縦に複数個に分割した状態のものを円柱状に組み合
わせて構成され、同脱硝触媒エレメントをガス通過断面
が円形の脱硝反応容器に同芯状に収納した脱硝反応器を
提供する。
路が並行に形成された脱硝触媒エレメントをガス通過断
面内に配設してなる脱硝反応器における前記課題を解決
するため、脱硝触媒エレメントがセラミックシートによ
り構成された触媒担体を有するとともに円柱を半径に沿
って縦に複数個に分割した状態のものを円柱状に組み合
わせて構成され、同脱硝触媒エレメントをガス通過断面
が円形の脱硝反応容器に同芯状に収納した脱硝反応器を
提供する。
【０００７】また、本発明は触媒の目詰りと圧力損失を
少くするという課題を解決するため、前記した脱硝触媒
エレメントを、上流に配設した脱硝触媒エレメントのガ
ス通過セルの相当直径の１．５倍以上の間隔を保ってガ
ス流れ方向に２個以上連設した脱硝反応器を提供する。
少くするという課題を解決するため、前記した脱硝触媒
エレメントを、上流に配設した脱硝触媒エレメントのガ
ス通過セルの相当直径の１．５倍以上の間隔を保ってガ
ス流れ方向に２個以上連設した脱硝反応器を提供する。
【０００８】
【作用】前記したように、本発明による脱硝反応器では
セラミックシートにより構成された触媒担体を有すると
ともに円柱を半径に沿って縦に複数個に分割した状態の
ものを円柱状に組み合わせて構成された脱硝触媒エレメ
ントを採用するので、その触媒エレメントの単位断面積
を大きくとれる（従来寸法は１５０mm口、本発明の方法
では直径１，０００mmまで単一エレメント型で可能、分
割エレメント型では直径４，０００mm以上まで製作可
能）ので取扱う触媒エレメントの数が格段に少なくてよ
く、反応器内の触媒収納構造、例えば触媒支持や触媒間
のシール等が著しく簡素化できる。
セラミックシートにより構成された触媒担体を有すると
ともに円柱を半径に沿って縦に複数個に分割した状態の
ものを円柱状に組み合わせて構成された脱硝触媒エレメ
ントを採用するので、その触媒エレメントの単位断面積
を大きくとれる（従来寸法は１５０mm口、本発明の方法
では直径１，０００mmまで単一エレメント型で可能、分
割エレメント型では直径４，０００mm以上まで製作可
能）ので取扱う触媒エレメントの数が格段に少なくてよ
く、反応器内の触媒収納構造、例えば触媒支持や触媒間
のシール等が著しく簡素化できる。
【０００９】例えば、直径１，０００mm相当のものを従
来の触媒エレメントのように一辺が１５０mmの正方形の
もので構成しようとすると３５個のエレメントを必要と
するのに対し、円柱状にした触媒エレメントであれば縦
に数個に分割したエレメントを使用するだけでよい。
来の触媒エレメントのように一辺が１５０mmの正方形の
もので構成しようとすると３５個のエレメントを必要と
するのに対し、円柱状にした触媒エレメントであれば縦
に数個に分割したエレメントを使用するだけでよい。
【００１０】次に、本発明により上流に配設した脱硝触
媒エレメントのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上
の間隔を保ってガス流れ方向に２個以上連設した脱硝反
応としたものにおける目詰りと圧力損失に与える作用に
ついて説明する。
媒エレメントのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上
の間隔を保ってガス流れ方向に２個以上連設した脱硝反
応としたものにおける目詰りと圧力損失に与える作用に
ついて説明する。
【００１１】図７は触媒エレメントをガス流れ方向に複
数段配設した状態を示し、前後の触媒エレメントの間隔
はＬである。図７のＡ部詳細を図８、図１０に示す。図
８は並行流型触媒エレメントの各セルが第１層目と第２
層目触媒で食い違った場合のガス流路線を示し、図１１
は触媒層間間隔“Ｌ”を変更した場合の試験結果を示
す。触媒セルの食い違いによるガス流線の曲げにより触
媒層全体の圧損が触媒エレメントのセルの相当直径ｄの
１．５倍近辺から急激に増加することが試験の結果わか
った。
数段配設した状態を示し、前後の触媒エレメントの間隔
はＬである。図７のＡ部詳細を図８、図１０に示す。図
８は並行流型触媒エレメントの各セルが第１層目と第２
層目触媒で食い違った場合のガス流路線を示し、図１１
は触媒層間間隔“Ｌ”を変更した場合の試験結果を示
す。触媒セルの食い違いによるガス流線の曲げにより触
媒層全体の圧損が触媒エレメントのセルの相当直径ｄの
１．５倍近辺から急激に増加することが試験の結果わか
った。
【００１２】この触媒層間に於ける触媒セルの食い違い
は、触媒セルの開口直径が１〜１０mmと小さいので、触
媒エレメントを脱硝反応容器に組込む場合に避けること
が出来ず、又、その食い違いがガス通過断面にて一様に
生ずることも、当然のこととして避けることが出来な
い。従って、図９に示す通りガス通過断面に於いて触媒
層圧力損失の高い所と低い所が存在し、ガス流れの均一
流を阻害し脱硝性能の低下を来たし不都合である。
は、触媒セルの開口直径が１〜１０mmと小さいので、触
媒エレメントを脱硝反応容器に組込む場合に避けること
が出来ず、又、その食い違いがガス通過断面にて一様に
生ずることも、当然のこととして避けることが出来な
い。従って、図９に示す通りガス通過断面に於いて触媒
層圧力損失の高い所と低い所が存在し、ガス流れの均一
流を阻害し脱硝性能の低下を来たし不都合である。
【００１３】一方、図１０は図８の状態における下流側
触媒層入口端面へのダストの付着堆積状況を示す。図１
２に示す通り、この場合も、セルの相当直径ｄの１．５
倍近辺からその付着堆積ダストが増加することが試験の
結果わかった。従って、触媒エレメント間のガス流れ方
向の間隔の長さはセル相当直径の１．５倍以上とするこ
とによってダストの堆積ガ防止でき、その結果、圧力損
失を高めない。
触媒層入口端面へのダストの付着堆積状況を示す。図１
２に示す通り、この場合も、セルの相当直径ｄの１．５
倍近辺からその付着堆積ダストが増加することが試験の
結果わかった。従って、触媒エレメント間のガス流れ方
向の間隔の長さはセル相当直径の１．５倍以上とするこ
とによってダストの堆積ガ防止でき、その結果、圧力損
失を高めない。
【００１４】
【実施例】以下、本発明による脱硝反応器を図１から図
６に示した実施例に基づいて具体的に説明する。図１
は、図３〜図６に示した直径Ｄ、ガス流れ方向の長さが
Ｈで、外周を円形とした触媒エレメント１を円筒型脱硝
反応容器２に収納したものを示す。図２は円柱状に一体
に形成したままの触媒エレメントを示すが、本発明では
これを図３〜図６に示すように複数個の触媒エレメント
を組合せて円柱形に形成する。図３のものは円柱を縦に
４分解した状態のもの４個で円柱状の触媒エレメント３
としたもの、図４は同様のやり方で６分割でエレメント
４としたもの、図５は８分割したものでエレメント５を
形成している。図６に示したものは小さい円柱及びその
まわりの円筒で構成しそれを１６分割した触媒エレメン
ト６である。
６に示した実施例に基づいて具体的に説明する。図１
は、図３〜図６に示した直径Ｄ、ガス流れ方向の長さが
Ｈで、外周を円形とした触媒エレメント１を円筒型脱硝
反応容器２に収納したものを示す。図２は円柱状に一体
に形成したままの触媒エレメントを示すが、本発明では
これを図３〜図６に示すように複数個の触媒エレメント
を組合せて円柱形に形成する。図３のものは円柱を縦に
４分解した状態のもの４個で円柱状の触媒エレメント３
としたもの、図４は同様のやり方で６分割でエレメント
４としたもの、図５は８分割したものでエレメント５を
形成している。図６に示したものは小さい円柱及びその
まわりの円筒で構成しそれを１６分割した触媒エレメン
ト６である。
【００１５】このように構成した集合する複数の触媒エ
レメント３〜６より成る外周を円柱状とした触媒エレメ
ントを使用することにより、触媒エレメントの数を格段
に減少させて反応器内部構造を簡素化すると共に反応器
内部有効容積を合理的に使用することが出来る。ここで
エレメント分割をどのようにするかは主に各エレメント
のハンドリング上から決定される。因みに、一体型（図
２）は直径１，０００mmφぐらいまでで、あるが、１６
分割（図６）は直径が４，０００mmφ以上に適用するの
が望ましい。
レメント３〜６より成る外周を円柱状とした触媒エレメ
ントを使用することにより、触媒エレメントの数を格段
に減少させて反応器内部構造を簡素化すると共に反応器
内部有効容積を合理的に使用することが出来る。ここで
エレメント分割をどのようにするかは主に各エレメント
のハンドリング上から決定される。因みに、一体型（図
２）は直径１，０００mmφぐらいまでで、あるが、１６
分割（図６）は直径が４，０００mmφ以上に適用するの
が望ましい。
【００１６】図１には説明を簡単にするため単段の触媒
層をもつものを示したが、触媒層数は、要求される脱硝
性能により決定され、１０段程度となる場合もある。そ
してガス流れ方向にみて上流に配設された触媒エレメン
トのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上の間隔を保
って前記脱硝触媒エレメントをガス流れ方向に連設した
ものとすることにより、先に説明したようにダストの堆
積が少く、その結果、圧力損失の少い脱硝反応器とする
ことができる。
層をもつものを示したが、触媒層数は、要求される脱硝
性能により決定され、１０段程度となる場合もある。そ
してガス流れ方向にみて上流に配設された触媒エレメン
トのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上の間隔を保
って前記脱硝触媒エレメントをガス流れ方向に連設した
ものとすることにより、先に説明したようにダストの堆
積が少く、その結果、圧力損失の少い脱硝反応器とする
ことができる。
【００１７】次に、図１３に円形の触媒層の形成方法を
示してあり、これについて説明する。巻取られたセラミ
ックシートに接着剤を塗布しながら、回転軸により巻取
り、外周を丸型（円筒型）に整形し、脱硝触媒成分を含
浸又はコーティングして製造する。丸型に整形されたの
ち、触媒化の容易化および反応器内部の触媒支持構造の
合理化等のため適当な大きさ、重量に分割する必要があ
り、図３〜図５に示すように扇型に４〜８分割するもの
や、図６に示すように二重円型とした後、扇型に多数個
に分割するものなど適宜の構造のものとする。触媒基材
となる波板材と平板材は、ターンテーブルが回転するこ
とによって、自動的にシャフトに巻き取られ円型の直径
を増加できる。
示してあり、これについて説明する。巻取られたセラミ
ックシートに接着剤を塗布しながら、回転軸により巻取
り、外周を丸型（円筒型）に整形し、脱硝触媒成分を含
浸又はコーティングして製造する。丸型に整形されたの
ち、触媒化の容易化および反応器内部の触媒支持構造の
合理化等のため適当な大きさ、重量に分割する必要があ
り、図３〜図５に示すように扇型に４〜８分割するもの
や、図６に示すように二重円型とした後、扇型に多数個
に分割するものなど適宜の構造のものとする。触媒基材
となる波板材と平板材は、ターンテーブルが回転するこ
とによって、自動的にシャフトに巻き取られ円型の直径
を増加できる。
【００１８】また、コルゲート加工済シートは連続的に
供給されるため、直径を４，０００mmφ〜５，０００mm
φのものまで容易に製作可能である。その製作状況を図
１４に示している。以上、本発明を図示した実施例に基
づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に
限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、そ
の形状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまで
もない。
供給されるため、直径を４，０００mmφ〜５，０００mm
φのものまで容易に製作可能である。その製作状況を図
１４に示している。以上、本発明を図示した実施例に基
づいて具体的に説明したが、本発明がこれらの実施例に
限定されず特許請求の範囲に示す本発明の範囲内で、そ
の形状、構造に種々の変更を加えてよいことはいうまで
もない。
【００１９】
【発明の効果】以上具体的に説明したように、本発明に
よれば、セラミックシートにより構成された触媒担体を
有するとともに円柱を半径に沿って縦に複数個に分割し
た状態のものを円柱状に組み合わせて構成した円柱状触
媒エレメントをガス通過断面が円形の脱硝反応容器に同
芯状に収納した製造容易で耐圧度が高い脱硝反応器が提
供できる。また、本発明による脱硝反応器では、脱硝触
媒エレメントをガス流れ方向に複数段に配設したものに
おいて、その触媒層の間隔を上流に配設した脱硝触媒エ
レメントのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上とす
ることによりダストの堆積が少く、従って、圧力損失の
少い脱硝反応器とすることができる。
よれば、セラミックシートにより構成された触媒担体を
有するとともに円柱を半径に沿って縦に複数個に分割し
た状態のものを円柱状に組み合わせて構成した円柱状触
媒エレメントをガス通過断面が円形の脱硝反応容器に同
芯状に収納した製造容易で耐圧度が高い脱硝反応器が提
供できる。また、本発明による脱硝反応器では、脱硝触
媒エレメントをガス流れ方向に複数段に配設したものに
おいて、その触媒層の間隔を上流に配設した脱硝触媒エ
レメントのガス通過セルの相当直径の１．５倍以上とす
ることによりダストの堆積が少く、従って、圧力損失の
少い脱硝反応器とすることができる。
【図１】本発明の一実施例による脱硝反応器の縦断面
図。
図。
【図２】円柱状に一体に形成したままの触媒エレメント
を示す断面図。
を示す断面図。
【図３】本発明の実施例による脱硝反応器における図１
のＷ−Ｗ線に沿う断面図
のＷ−Ｗ線に沿う断面図
【図４】本発明の他の実施例による脱硝反応器における
図３と同様の図面。
図３と同様の図面。
【図５】本発明の更に他の実施例による脱硝反応器にお
ける図３と同様の図面。
ける図３と同様の図面。
【図６】本発明の更に他の実施例による脱硝反応器にお
ける図３と同様の図面。
ける図３と同様の図面。
【図７】触媒層が複数個の場合の本発明による脱硝反応
器の一実施例を示す縦断面図。
器の一実施例を示す縦断面図。
【図８】図７におけるＡ部の拡大断面図。
【図９】図７のＹ−Ｙ又はＺ−Ｚ位置での触媒層におけ
る圧力損失の分布図。
る圧力損失の分布図。
【図１０】図７におけるＡ部の拡大断面図でダストの付
着状態を示している。
着状態を示している。
【図１１】図８に示す触媒層間の圧力損失についての試
験結果を示すグラフ。
験結果を示すグラフ。
【図１２】図１０に示す触媒層間の圧力損失についての
試験結果を示すグラフ。
試験結果を示すグラフ。
【図１３】本発明による円柱状の触媒層の形成方法を示
す側面図。
す側面図。
【図１４】本発明で採用する大径の円柱状触媒層を製作
する方法を示す側面図。
する方法を示す側面図。
【図１５】従来の脱硝反応器の縦断面図。
【図１６】図１５のＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【符号の説明】 １，３，４，５，６ 触媒エレメント ２ 脱硝反応容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−135644（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−131118（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−8803（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−205988（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−205989（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−180642（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115457（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−49745（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/86 B01D 53/94 B01J 21/00 - 38/74
Claims (2)
- 【請求項１】 複数のガス流路が並行に形成された脱硝
触媒エレメントをガス通過断面内に配設してなる脱硝反
応器において、前記脱硝触媒エレメントがセラミックシ
ートにより構成された触媒担体を有するとともに円柱を
半径に沿って縦に複数個に分割した状態のものを円柱状
に組み合わせて構成され、同脱硝触媒エレメントをガス
通過断面が円形の脱硝反応容器に同芯状に収納したこと
を特徴とする脱硝反応器。 - 【請求項２】上流に配設した脱硝触媒エレメントのガス
通過セルの相当直径の１．５倍以上の間隔を保って前記
脱硝触媒エレメントをガス流れ方向に２個以上連設した
ことを特徴とする請求項１記載の脱硝反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17296493A JP3305047B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 脱硝反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17296493A JP3305047B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 脱硝反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724259A JPH0724259A (ja) | 1995-01-27 |
| JP3305047B2 true JP3305047B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=15951630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17296493A Expired - Fee Related JP3305047B2 (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 脱硝反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3305047B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6337102B1 (en) * | 1997-11-17 | 2002-01-08 | The Trustees Of Princeton University | Low pressure vapor phase deposition of organic thin films |
| JP5511865B2 (ja) * | 2012-02-13 | 2014-06-04 | 日立造船株式会社 | ディーゼルエンジン用排ガス脱硝装置 |
| JP6013101B2 (ja) * | 2012-09-18 | 2016-10-25 | 日野自動車株式会社 | 排気浄化装置 |
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