JP6228727B2 - 触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば排ガスの浄化処理、またはアンモニア分解による水素の製造等に用いられる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法に関するものである。
従来、排ガス浄化処理等に用いられる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置のハニカム構造体（平板＋波板）の基材としては、市販のガラスペーパーを使用することは困難であり、コルゲート加工に適用できるガラスペーパーには、その種類に制限があった(下記の特許文献１参照）。
そして従来は、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置を作製するのに、ハニカム構造体の接線部、すなわち波板の頂点が平板に接する部分は、接着剤を介して接着しており、ハニカム構造を保持するために、ほかの手段はとられていなかった。
また、従来のハニカム構造体を基材とする排ガス浄化処理装置等の製造においては、ハニカム構造体に機能性触媒を担持させるには、ハニカム構造体そのものを触媒含有溶液またはスラリーに浸漬する方法がとられていた。
さらに、この平板および波板を交互に積層して接着形成したハニカム構造体では、例えば排ガスの浄化処理等において被処理ガスに固形分が含まれる場合には、使用時間の経過と共に固形分がハニカム構造体のセル（空隙部）に詰まる現象が見られる。固形分が詰まったセルの内壁には被処理ガスが接触しないため、被処理ガスの接触面積が低下する。また圧力損失も増大する。従って、排ガスの浄化処理等により一定以上の目詰まりが発生した場合は、ハニカム構造体を交換するか、目詰まりを解消する再生処理を行う必要があった。
従来は、このようなハニカム構造体の目詰まりを解消する再生処理として、目詰まり部分を棒などで押すなどの方法で行っていた。
特開２０１０−０１３７７３号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来法によれば、ハニカム構造体に触媒を担持させるために、ハニカム構造体そのものを触媒含有溶液またはスラリーに浸漬し、乾燥しており、このため、ハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置として大型の設備を必要とし、ひいてはハニカム構造体の製造コストが高くつくという問題があった。
また、従来法によれば、例えば排ガスの浄化処理等において被処理ガス中の固形分によるハニカム構造体のセルの目詰まりを解消する再生処理として、目詰まり部分を棒などで押すなどの方法で行っているため、機械的強度が乏しいハニカム構造体では、このような再生処理によってセル部分が損傷するという問題があった。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体を形成することができ、しかも従来の触媒担持ハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストが安くつくうえに、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、これを簡単に再生処理することができて、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を防止することができる触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置、およびその製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項１の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の発明は、機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが、交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体が形成され、この触媒担持ハニカム構造体がケーシング内に充填されていることを特徴としている。
請求項２の発明は、請求項１に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、ケーシングが、角筒形を有しており、ケーシングが、横断面略Ｕ字形のケーシング本体とこれの開口部を覆う平板状の蓋体とよりなるものであるか、または横断面略Ｌ字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒Ｌ字形の蓋体とよりなるものであることを特徴としている。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、ケーシングの内面に、無機繊維ブランケットが敷かれていることを特徴としている。
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置であって、機能性触媒が、脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒、およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた触媒であり、排ガスの浄化処理またはアンモニア分解による水素の製造に用いられることを特徴としている。
請求項５の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法の発明は、ガラスペーパーを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去する工程と、有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを波形付与金型と押さえ治具により形付けする工程と、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥し、金型から剥離する工程と、一方、波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥する工程と、波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーと、平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーとを焼成して、機能性触媒担持平板状ガラスペーパーおよび機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成する工程と、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパーおよび機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体を形成し、この触媒担持ハニカム構造体をケーシング内に充填する工程とよりなることを特徴としている。
請求項６の発明は、請求項５に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、ガラスペーパーの有機バインダー成分除去工程を、３５０〜４５０℃、および３０分〜１時間３０分の焼成条件下で実施することを特徴としている。
請求項７の発明は、請求項５または６に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、機能性触媒含有スラリーの塗布工程において、シリカゾルが含まれる機能性触媒含有スラリーを使用することを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項５〜７のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの波板状の形付け工程において、幅５〜１５ｍｍ、高さ２〜１０ｍｍ、および溝底部の曲率半径０．５〜２ｍｍの並列状の凹溝を有する金属パネルよりなる金型を使用し、金型上に載置した機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを、押さえ治具により金型の凹溝に沿って押さえつけて、形付けすることを特徴としている。
請求項９の発明は、請求項５〜８のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパー、および波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの乾燥工程を、２５０〜４００℃、および３０分〜１時間３０分の条件下で、それぞれ実施することを特徴としている。
請求項１０の発明は、請求項５〜９のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、ハニカム構造の状態となされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーおよび平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの焼成工程を、４００〜５５０℃、および２〜４時間の条件下で実施することを特徴としている。
請求項１１の発明は、請求項５〜１０のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法であって、触媒担持ハニカム構造体の充填工程において、ケーシングの内面に、触媒担持ハニカム構造体の充填前に無機繊維ブランケットを敷くことを特徴としている。
請求項１に記載の発明によれば、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体を形成することができ、しかも従来のハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストが安くつくうえに、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、これを簡単に再生処理することができて、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を防止することができるという効果を奏する。
請求項２に記載の発明によれば、ガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体を安定的に保持することができて、かつ排ガスの浄化処理等において被処理ガス中の固形分による触媒担持ハニカム構造体のセルの目詰まりを解消するためにケーシングを解放することができるという効果を奏する。
請求項３に記載の発明によれば、触媒担持ハニカム構造体と無機繊維ブランケットによる摩擦力によって、振動対策を行うことができるという効果を奏する。
請求項４に記載の発明によれば、ガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体を、排ガスの浄化処理およびアンモニア分解による水素の製造に利用することができるという効果を奏する。
請求項５に記載の発明によれば、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体を形成することができ、しかも従来のハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることなく、製造コストが安くつくうえに、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体のセルに詰まっても、これを簡単に再生処理することができて、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を防止することができるという効果を奏する。
請求項６に記載の発明によれば、ガラスペーパーを焼成することで、有機バインダーを容易に除去することが可能であり、また有機バインダーを除去したガラスペーパーは、反発力がなくなるため、波形に成形することが可能であるため、ガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体を形成することができ、しかも大型の設備を必要とすることなく、製造コストが安くつくという効果を奏する。
請求項７に記載の発明によれば、焼成工程にて有機バインダーを除去して反発力がなくなったガラスペーパーにシリカゾル含有の機能性触媒を塗布することで、シリカゾルが無機バインダーとしての役割を発揮して、機能性触媒担持ガラスペーパーの形状を保持するという効果を奏する。
請求項８に記載の発明によれば、機能性触媒担持ガラスペーパーが破けることなく、波板状成形が可能であるという効果を奏する。
請求項９に記載の発明によれば、波板状および平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥し、金型から容易に剥離することができるという効果を奏する。
請求項１０に記載の発明によれば、機能性触媒の活性が落ちることなく均一な焼成を行うことができるという効果を奏する。
請求項１１に記載の発明によれば、触媒担持ハニカム構造体と無機繊維ブランケットによる摩擦力によって、振動対策を行うことができるという効果を奏する。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の実施形態を示す斜視図である。 図１の処理装置の触媒担持ハニカム構造体部分の要部拡大正面図である。 本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法を工程順に示すブロック図である。
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１は、本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の実施形態を示す斜視図である。図２は、図１の処理装置の触媒担持ハニカム構造体部分の要部拡大正面図である。
図１と図２を参照すると、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）は、機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパー（２）と、同機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパー（３）とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体（１）が形成され、この触媒担持ハニカム構造体（１）がケーシング（４）内に充填されていることを特徴としている。
本発明者らは、波形成形機（コルゲータ）を用いて市販のガラスペーパーを波板状に成形できない理由は、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーによる反発力が大きく、力を加えて曲げても元の状態に戻ってしまうことにある。また力を加えすぎると、ガラスペーパーが切れてしまうため、大きな力を加えることもできないことが分かった。しかし、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーは、ガラスペーパーを焼成することで容易に除去することが可能であり、また有機バインダーを除去したガラスペーパーは、反発力がなくなるため、波形に成形することが可能であることを見出した。さらに、焼成後のガラスペーパーに、機能性触媒含有スラリーを塗布すると、該スラリーに含まれる例えばシリカゾル等の無機バインダーが、ガラスペーパーのバインダーの役目を果たすことになり、焼成後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布することで、波形状を保持することが可能である。こうして、ガラスペーパーを利用した平板と波板とを、従来のような接着剤を用いて接着することなく、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）と機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）との積層体である触媒担持ハニカム構造体（１）の製造ができることを見出した。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）によれば、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体（１）を形成することができる。しかも有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布し、乾燥するだけでよいために、従来のいわゆる接着タイプのハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることがなく、製造コストが安くつく。
そのうえ、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体（１）のセルに詰まっても、機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）と機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体（１）が形成され、この触媒担持ハニカム構造体（１）がケーシング（４）内に充填されているため、ケーシング（４）よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）および機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができる。
本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）において、ケーシング（４）は角筒形を有していることが好ましい。ここで、ケーシング（４）は、横断面略Ｕ字形のケーシング本体（４ａ）とこれの開口部を覆う平板状の蓋体（４ｂ）とよりなるものであることが好ましい。
また、図示は省略したが、ケーシング（４）は、横断面略Ｌ字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒Ｌ字形の蓋体とよりなるものであることが好ましい。
なお、ケーシング（４）は、角筒形に限られるものではなく、円筒形であってもよいが、角筒形の方が、ケーシング（４）内に、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を交互に接着することなく積層した触媒担持ハニカム構造体（１）を充填する際に好ましい。
本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）においては、ケーシング（４）の内面に、無機繊維ブランケット（５）が敷かれていることが好ましい。ケーシング（４）の内面における触媒担持ハニカム構造体（１）と無機繊維ブランケット（５）による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
ここで、ブランケット（５）の素材である無機繊維としては、例えばセラミック繊維、ガラス繊維、シリカゾル繊維、アルミナ繊維、およびロックウールが挙げられる。
また、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）において、機能性触媒は、好ましくは脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた触媒であり、排ガスの浄化処理またはアンモニア分解による水素の製造に用いられることができる。なお、脱硝触媒としては、バナジウムが含まれている触媒を使用するのが好ましく、アンモニア分解触媒としては、ルテニウムが含まれている触媒を使用するのが好ましい。
つぎに、本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法について説明する。図３は、本発明の製造方法を工程順に示すフローシートである。
同図を参照すると、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法は、市販のガラスペーパーを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去する工程と、有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを波形付与金型と押さえ治具により形付けする工程と、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥し、金型から剥離する工程と、一方、波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥する工程と、波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーと平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーとを焼成して、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（２）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（３）を形成する工程と、ケーシング（４）内に無機繊維ブランケット（５）を敷き、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（２）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（３）を交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体（１）を形成し、この触媒担持ハニカム構造体（１）をケーシング内（４）に充填する工程とよりなるものである。
すなわち、本発明に用いるガラスペーパーには、有機バインダーが含まれている市販のガラスペーパーを使用することができる。なお、市販のガラスペーパーに使用されている、有機バインダーとしては、例えばアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）・ポリ酢酸ビニル共重合体、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。
そして、本発明による触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法において、ガラスペーパーの有機バインダー成分除去工程を、３５０〜４５０℃、および３０分〜１時間３０分の焼成条件下で実施することが好ましい。
ここで、焼成温度を高くし過ぎたり、焼成時間をかけ過ぎたりすると、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーが除去されすぎて、ガラスペーパーの形が保持されなくなる。また、焼成温度が低い、もしくは焼成時間が短いと、有機バインダーが飛ばない、すなわち除去することができないので、好ましくない。
一方、波板状に形付けしない平板状の機能性触媒担持ガラスペーパーを得るために、当初、必要な幅および長さを有する市販のガラスペーパーをロールより切り出すが、最終的にケーシング（４）内に充填する平板状の機能性触媒担持ガラスペーパー（３）は、平面よりみて波板状の機能性触媒担持ガラスペーパー（２）と同大となるようにすればよいものである。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法における機能性触媒含有スラリーの塗布工程において、有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに塗布する機能性触媒含有スラリーが、シリカゾルが含有された機能性触媒を含有するものであることが好ましい。シリカゾルが含有された機能性触媒を有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに塗布することで、シリカゾルが無機バインダーとしての役割を果たし形状を保持するからである。なお、機能性触媒におけるシリカゾル含有量が１０〜３０重量％であれば、機械的な構造も触媒性能も安定して発揮することができるため好ましいが、これに限定されるものではない。
シリカゾルが含有された機能性触媒としては、脱硝触媒、脱硫触媒、ダイオキシン類分解触媒およびアンモニア分解触媒よりなる群の中から選ばれた機能性触媒を含有するもので市販のガラスペーパーを基材として用いた安価な触媒担持ハニカム構造体（１）を、排ガスの浄化処理およびアンモニア分解による水素の製造に利用することができる。
ここで、例えば脱硝触媒としては、本出願人による特開２００８−１５５１３３号公報に記載の脱硝触媒を使用することができる。この脱硝触媒含有スラリーには、バインダー成分であるシリカゾルゾル（Ｓｉ）と、脱硝触媒金属であるチタン（Ｔｉ）・バナジウム（Ｖ）・タングステン（Ｗ）が含まれている。また、アンモニア分解触媒としては、特開２０１１−７８８８８号公報に記載のアンモニア分解触媒を使用することができる。アンモニア分解触媒には、アンモニア分解触媒金属であるルテニウム（Ｒｕ）および促進剤が含まれているが、このアンモニア分解触媒にシリカゾルゾル（Ｓｉ）を含有させて、本発明における機能性触媒として利用することができるものである。
すなわち、例えば脱硝触媒含有スラリーでは、シリカゾルゾルにチタニア微粒子を懸濁させたスラリーにメタバナジン酸アンモニウムを添加してチタニアに吸着させ、さらにメタタングステン酸アンモニウムまたはその水溶液を添加したものである。そして、この脱硝触媒含有スラリーを、上記有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに塗布し、乾燥して、ガラスペーパーにチタニアと、酸化バナジウムと、メタタングステン酸アンモニウムとを同時に担持させる。このようにすれば、チタニアの担持、バナジウムの担持、タングステンの担持を一回の工程で同時に行うことができ、従って、塗布、乾燥、焼成の操作が一回でよく、工程数が少なく、生産性の向上、およびコストの低減が達成できる。
有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに、脱硝等の機能性触媒含有スラリーを塗布し、乾燥して、ガラスペーパーに機能性触媒を担持させる工程では、塗付方法として、例えば、いわゆるどぶ漬け方法、刷毛塗り方法、スプレー塗り方法、および滴下塗付方法などのいかなる塗布方法でも適用が可能である。
ところで、波形成形機（コルゲータ）を用いてガラスペーパーを波板状に成形できない理由は、ガラスペーパーに含まれる有機バインダーによる反発力が大きく、力を加えて曲げても元の状態に戻ってしまうことにある。また、力を加えすぎるとガラスペーパーが切れてしまうため、大きな力を加えることもできない。
しかし、有機バインダーはガラスペーパーを焼成することで容易に除去することが可能である。また、有機バインダーを除去したガラスペーパーは反発力がなくなるため、波形に成形することができる。さらに、焼成後のガラスペーパーに、機能性触媒含有スラリーを塗布すると、該スラリーに含まれる例えばシリカゾル等の無機バインダーが、ガラスペーパーのバインダーの役目を果たすことになり、焼成後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布することで、波形状を保持することが可能である。こうして、ガラスペーパーを利用した機能性触媒担持平板と機能性触媒担持波板とによって、従来のような接着剤を用いて接着することなく、平板と波板との積層体であるハニカム構造体（１）の製造が可能となった。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法における機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの波板状の形付け工程において、幅５〜１５ｍｍ、高さ２〜１０ｍｍ、および溝底部の曲率半径０．５〜２ｍｍの並列状の凹溝を有する金属パネルよりなる金型を使用し、金型上に載置した機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを、押さえ治具により金型の凹溝に沿って押さえつけて、形付けすることが好ましい。
押さえ治具は、ガラスペーパーに接触する部分を撥水加工すなわちテフロン（登録商標）加工とする。押さえ込む下側の波板状金型の凹溝は、曲率半径が０．５〜２ｍｍ程度の形状でないと、押さえ込めないし、それ以上小さな曲率半径だと、ガラスペーパーが破けるので、好ましくない。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法において、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパー、および波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの乾燥工程を、２５０〜４００℃、および３０分〜１時間３０分の条件下で、それぞれ実施することが好ましい。これにより、脱硝触媒等の機能性触媒の活性が落ちることなく、波板状および平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥することが可能である。また、このようにして乾燥された波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーは、金型から容易に剥離することができる。
なおここで、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを金型から確実に剥離するためには、乾燥時間、および金型の管理が重要である。
まず、乾燥温度と時間については、温度２５０〜４００℃、時間３０分〜１時間３０分で触媒の乾燥を行うのが好ましい。例えば５００℃以上の温度で、長時間乾燥を行うと、脱硝触媒等の機能性触媒の活性が落ちるという問題がある。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法においては、乾燥後に金型から剥離した波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーと、乾燥後の平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーとを平面よりみて略同大とする。
その後、これらを交互に積層してハニカム構造の状態となし、この状態で焼成して、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を形成する。
ハニカム構造の状態となされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーおよび平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの焼成工程では、４００〜５５０℃、および２〜４時間の条件下で実施することが好ましい。
ここで、機能性触媒スラリー塗布平板状ガラスペーパーと機能性触媒スラリー塗布波板状ガラスペーパーとを交互にかつ積層した状態で焼成する。それは、平板状ガラスペーパーのみを積んで、もしくは波板状ガラスペーパーのみを積んで、それぞれ焼成すれば、カサが減り、焼成の効率がよいかに感じるが、均一な焼成ができないためである。平板状ガラスペーパー＋波板状ガラスペーパーの空間が、焼成雰囲気のために重要であり、これによって均一な焼成を行うことができる。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法における触媒担持ハニカム構造体（１）の充填工程において、ケーシング（４）が、横断面略Ｕ字形のケーシング本体（４ａ）とこれの開口部を覆う平板状の蓋体（４ｂ）よりなるものであるか、また図示は省略したが、横断面略Ｌ字形のケーシング本体とこれに対向して嵌め合わせられる横断面略倒Ｌ字形の蓋体よりなるものであることが好ましい。
すなわち、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体（１）を形成し、この触媒担持ハニカム構造体（１）を、例えばステンレス鋼製の横断面略Ｕ字形のケーシング本体（４ａ）内に充填する。その後、ケーシング本体（４ａ）の開口部を覆うようにステンレス鋼製の平板状の蓋体（４ｂ）を嵌め被せて、溶接を行う。
あるいはまた、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体（１）を形成し、この触媒担持ハニカム構造体（１）を、例えばステンレス鋼製の横断面略Ｌ字形のケーシング本体内に充填する。その後、ケーシング本体に対向してステンレス鋼製の横断面略倒Ｌ字形の蓋体を嵌め合わせて、溶接を行う。
なお、溶接の代わりに、ケーシング本体（４ａ）と蓋体（４ｂ）の一端部同士を、例えば、抜き蝶番構造で互いに連結し、抜き蝶番構造の真ん中にさしてあるピンを挿入・抜去して、ケーシング本体（４ａ）と蓋体（４ｂ）の嵌め合わせることも可能である。抜き蝶番を利用してケーシング本体（４ａ）と蓋体（４ｂ）を留めることで、被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体（１）のセルに詰まっても、より簡単に、より素早くこれを再生処理することができるので、好ましい。
本発明の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）の製造方法における触媒担持ハニカム構造体（１）の充填工程においては、ケーシング（４）の内面に、触媒担持ハニカム構造体（１）の充填前に無機繊維ブランケット（５）を敷くことが好ましい。
無機繊維ブランケット（５）をケーシング（４）内面に敷いておくことにより、触媒担持ハニカム構造体（１）と無機繊維ブランケット（５）による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
ここで、ケーシング（４）の内面に無機繊維ブランケット（５）を敷き、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を交互に接着することなく積層する工程においては、ケーシング（４）の底部の無機繊維ブランケット（５）の上、すなわち最下段には機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）を充填することが好ましい。そして順次、機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）と機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）とを交互に積層する。そして、最上段においては、機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）を充填することが好ましい。すなわち、平板状ガラスペーパー（３）は、波板状ガラスペーパー（２）よりも１枚多くケーシング（４）に充填されることになる。
なお、ケーシング（４）の左右両側の内面においても、ケーシング（４）の内面と触媒担持ハニカム構造体（１）との間に、無機繊維ブランケット（５）が介在させられていることが好ましい。
こうして、ケーシング（４）の内面における触媒担持ハニカム構造体（１）と無機繊維ブランケット（５）による摩擦力によって、振動対策を行うことができる。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
本発明の方法により脱硝触媒担持ハニカム型処理装置を、下記のようにして製造した。
まず、本発明の方法において、市販のガラスペーパーを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去する工程では、市販のガラスペーパーとして、アクリル系樹脂有機バインダーとよりなるガラスペーパーを使用した。ガラスペーパーはロール状に巻かれており、長さ９５０ｍｍを有するガラスペーパーをロールより切り出した。
一方、波板状に形付けしない平板状の脱硝触媒担持ガラスペーパー（３）を得るために、同じ市販のガラスペーパーをロールより切り出すが、最終的に角筒形ケーシング（４）内に充填する波板状の脱硝触媒担持ガラスペーパー（２）と平面よりみて同大となるように、長さ９５０ｍｍを有するガラスペーパーをロールより切り出した。
なお、最終的に、脱硝触媒担持ハニカム構造体（１）とする脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー（３）の使用枚数２７枚と脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー（２）の使用枚数２６枚のを市販のガラスペーパーロールより切り出した。
これら市販のガラスペーパーを、４００℃で１時間焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去した。
つぎに、有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに脱硝触媒含有スラリーを塗布する工程において、下記の成分を有する脱硝触媒含有スラリーを使用した。
すなわち、シリカゾルにチタニア微粒子を懸濁させたスラリー（固形分比率；４５重量％、シリカゾルとチタニアの比率；２０：８０）にメタバナジン酸アンモニウム粉末をスラリー１ｋｇ当たり１０ｇ添加し、全体を１時間撹拌し、メタバナジン酸アンモニウムをチタニアに吸着させた。
この脱硝触媒含有スラリーを波板状の形付け金型、平板上パネルの上で、上記有機バインダー成分除去後の各ガラスペーパーの表面に１２００ｇ／ｍ２の塗布量で塗布した。
焼成後の有機バインダー成分除去ガラスペーパーに、上記脱硝触媒含有スラリーを塗布すると、該スラリーに含まれるシリカゾルよりなる無機バインダーが、ガラスペーパーのバインダーの役目を果たすことになり、焼成後のガラスペーパーに脱硝触媒含有スラリーを塗布することで、波形状を保持することが可能となった。
すなわち、脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパーの波板状の形付け工程において、幅１０．４ｍｍ、高さ７．４ｍｍ、および溝底部の曲率半径１．６ｍｍの並列状の凹溝を有するステンレス鋼製の波板状パネルよりなる金型を使用し、金型上に載置した脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパーを、押さえ治具により金型の凹溝に沿って押さえつけて、形付けした。押さえ治具は、ガラスペーパーに接触する部分が撥水加工すなわちテフロン（登録商標）加工されたものを使用するのが好ましいが、この実施例では、波板状パネルよりなる金型の凹溝に嵌り込む側縁部を有するテフロン（登録商標）板を使用した。
なお、形付けしない平板状の有機バインダー除去ガラスペーパー表面への脱硝触媒スラリーの塗布作業は、例えばステンレス鋼製の平板状パネルを使用して、その上で行うことができる。
つぎに、形付けされた波板状の脱硝触媒含有スラリー塗布ガラスペーパー、および波板状に形付けしていない平板状の脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパーの乾燥工程を、温度３００℃で１時間、それぞれ実施した。
乾燥後の波板状の脱硝触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーは、波板状パネルよりなる金型から剥離した。
乾燥後に金型から剥離した波板状の脱硝触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーと、乾燥後の平板状の脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパーとは、平面よりみて同大の矩形であり、それぞれ幅１４２ｍｍ、および長さ９５０ｍｍを有するものであった。
乾燥後の平板状の脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパー２７枚と、波板状の脱硝触媒含有スラリー塗布ガラスペーパー２６枚とを交互に積層してハニカム構造の状態となし、この状態で、４００℃で１時間焼成して、脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を形成した。
このとき、平板状の脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパー＋波板状の脱硝触媒スラリー塗布ガラスペーパーの空間が、焼成雰囲気のために重要であり、これによって均一な焼成を行うことができた。
ついで、横断面略Ｕ字形のステンレス鋼製ケーシング本体（４ａ）とこれの開口部を覆う平板状のステンレス鋼製蓋体（４ｂ）とよりなる角筒形ケーシング（４）を用意し、そのケーシング本体（４ａ）内に、セラミック繊維製ブランケット（５）を敷いた後、上記焼成後の脱硝触媒担持平板状ガラスペーパー（３）および脱硝触媒担持波板状ガラスペーパー（２）を交互に接着することなく積層した触媒担持ハニカム構造体（１）を充填し、本発明による脱硝触媒担持ハニカム型処理装置（１０）を製造した。
本発明の実施例１の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）によれば、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体（１）を形成することができた。しかも有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布し、乾燥・焼成するだけでよいために、従来のいわゆる接着タイプのハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることがなく、製造コストが安くつく。
そのうえ、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体（１）のセルに詰まっても、機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）と機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体（１）が形成され、この触媒担持ハニカム構造体（１）がケーシング（４）内に充填されているため、ケーシング（４）よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）および機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができるものであった。
実施例２
上記実施例１の場合と同様にして、本発明の方法により脱硝触媒担持ハニカム型処理装置（１０）を製造するが、上記実施例１の場合と異なる点は、脱硝触媒含有スラリーの成分にある。
すなわち、シリカゾルにチタニア微粒子を懸濁させたスラリー（固形分比率；４５重量％、シリカとチタニアの比率；２０：８０）にメタバナジン酸アンモニウム粉末をスラリー１ｋｇ当たり１０ｇ添加し、全体を１時間撹拌し、メタバナジン酸アンモニウムをチタニアに吸着させた。
ついで、上記スラリーに更にメタタングステン酸アンモニウム水溶液（３．８８ｍｏｌ／Ｌ）をスラリー１ｋｇ当たり２８ｍｌ添加し、全体を１時間撹拌した。
この脱硝触媒含有スラリーを用いた以外は、上記実施例１の場合と同様にして、脱硝触媒担持ハニカム型処理装置（１０）を製造した。
本発明の実施例２の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置（１０）によれば、上記実施例１の場合と同様に、市販の安価なガラスペーパーを基材として用いて触媒担持ハニカム構造体（１）を形成することができた。しかも有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布し、乾燥・焼成するだけでよいために、従来のいわゆる接着タイプのハニカム構造体の浸漬槽や乾燥装置等の大型の設備を必要とすることがなく、製造コストが安くつく。
そのうえ、例えば排ガスの浄化処理等において使用時間の経過と共に被処理ガス中の固形分が触媒担持ハニカム構造体（１）のセルに詰まっても、機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）と機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）とが交互に接着されることなく積層されて、触媒担持ハニカム構造体（１）が形成され、この触媒担持ハニカム構造体（１）がケーシング（４）内に充填されているため、ケーシング（４）よりこれらを分解して取り出すことができて、取り出した機能性触媒担持波板状ガラスペーパー（２）および機能性触媒担持平板状ガラスペーパー（３）を洗浄することなどにより、これらを簡単に再生処理することができ、被処理ガスの接触面積の低下や、圧力損失の増大を確実に防止することができるものであった。
１：触媒担持ハニカム構造体
２：機能性触媒担持波板状ガラスペーパー
３：機能性触媒担持平板状ガラスペーパー
４：ケーシング
４ａ：ケーシング本体
４ｂ：蓋体
５：ブランケット
１０：触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置

Claims (10)

  1. 機能性触媒を担持した波板状ガラスペーパーと、同機能性触媒を担持した平板状ガラスペーパーとが、交互に接着されることなく積層した触媒担持ハニカム構造体がケーシング内に充填され、
    前記交互に接着されることなく積層した触媒担持ハニカム構造体が前記ケーシングからずれないように、前記ケーシングの内面と前記交互に接着されることなく積層した触媒担持ハニカム構造体との間に、無機繊維ブランケットが敷かれることにより介在させられていることを特徴とする排ガスの浄化処理用の脱硝触媒担持ハニカム型処理装置。
  2. 前記機能性触媒にシリカが含まれることを特徴とする請求項１に記載の排ガスの浄化処理用の脱硝触媒担持ハニカム型処理装置。
  3. ケーシングが、角筒形を有しており、ケーシングが、横断面略Ｕ字形のケーシング本体とこれの開口部を覆う平板状の蓋体とよりなるものであるか、または横断面略Ｌ字形のケーシング本体とこれに嵌め合わせられる横断面略倒Ｌ字形の蓋体とよりなるものであり、
    前記ケーシング本体と前記蓋体を嵌め被せて、抜き蝶番を利用してケーシング本体と蓋体を留めること
    を特徴とする、請求項１または２に記載の排ガスの浄化処理用の脱硝触媒担持ハニカム型処理装置。
  4. ガラスペーパーを焼成して、ガラスペーパーに含まれる有機バインダー成分を燃焼により除去する工程と、有機バインダー成分除去後のガラスペーパーに機能性触媒含有スラリーを塗布する工程と、機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを波形付与金型と押さえ治具により形付けする工程と、形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥し、金型から剥離する工程と、一方、波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを乾燥する工程と、波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーと、平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーとを焼成して、機能性触媒担持平板状ガラスペーパーおよび機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを形成する工程と、焼成後の機能性触媒担持平板状ガラスペーパーおよび機能性触媒担持波板状ガラスペーパーを交互に接着することなく積層して、触媒担持ハニカム構造体を形成し、この触媒担持ハニカム構造体をケーシング内に充填する工程とよりなることを特徴とする、触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  5. ガラスペーパーの有機バインダー成分除去工程を、３５０〜４５０℃、および３０分〜１時間３０分の焼成条件下で実施することを特徴とする、請求項４に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  6. 機能性触媒含有スラリーの塗布工程において、シリカゾルが含まれる機能性触媒含有スラリーを使用することを特徴とする、請求項４または５に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  7. 機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの波板状の形付け工程において、幅５〜１５ｍｍ、高さ２〜１０ｍｍ、および溝底部の曲率半径０．５〜２ｍｍの並列状の凹溝を有する金属パネルよりなる金型を使用し、金型上に載置した機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーを、押さえ治具により金型の凹溝に沿って押さえつけて、形付けすることを特徴とする、請求項４〜６のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  8. 形付けされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパー、および波板状に形付けしていない平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの乾燥工程を、２５０〜４００℃、および３０分〜１時間３０分の条件下で、それぞれ実施することを特徴とする、請求項４〜７のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  9. ハニカム構造の状態となされた波板状の機能性触媒含有スラリー塗布ガラスペーパーおよび平板状の機能性触媒スラリー塗布ガラスペーパーの焼成工程を、４００〜５５０℃、および２〜４時間の条件下で実施することを特徴とする、請求項４〜８のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
  10. 触媒担持ハニカム構造体の充填工程において、ケーシングの内面に、触媒担持ハニカム構造体の充填前に無機繊維ブランケットを敷くことを特徴とする、請求項４〜９のうちのいずれか一項に記載の触媒担持ハニカム構造体を具備する処理装置の製造方法。
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