JPH07213921A - 連続触媒焼成装置およびこれを用いた触媒焼成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハニカム触媒成形体に含まれる有機系成形助
剤の高温燃焼および不完全燃焼に起因する触媒活性の低
下を防止することができる連続触媒焼成装置を提供す
る。 【構成】 酸化活性成分および有機系成形助剤を含有す
るハニカム状の触媒成形体３を５０〜３００℃の予備焼
成領域４と１００〜６００℃の本焼成領域で連続的に焼
成する連続触媒焼成装置において、予備焼成領域４に導
入する雰囲気ガス７ａの生成手段として触媒燃焼方式の
熱風発生装置１３および熱風の温度制御装置１５を設け
る。 【効果】 必要以上の高温加熱および還元性ガスによる
活性成分の還元を防止し、高活性の触媒を連続的に焼成
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続触媒焼成装置およ
びこれを用いた触媒焼成方法に係り、特に酸化活性を有
する触媒成分が有機物を含有する触媒成形体の焼成装置
および焼成方法であって、昇温時の酸化熱の発生を抑制
して触媒体の過昇温を防止し、高活性の触媒体を得るの
に好適な連続触媒焼成装置およびこれを用いた触媒焼成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】処理ガス量が多い雰囲気で使用される触
媒、例えば酸化触媒や脱硝触媒は、ガス接触面積当たり
の圧力損失を小さくするために、一般にハニカム状に成
形されている。触媒をハニカム形状に成形する場合、担
体、触媒活性成分、無機結合剤等の触媒原料の他に、通
常、結合剤、湿潤剤、可塑剤等の有機系成形助剤を添加
する必要があり、このような有機系成形助剤は、ハニカ
ム成形体の焼成に伴って消失する。

【０００３】ところで、この有機系成形助剤を添加する
ことが酸化活性を有する触媒の活性を低下させる原因と
なっている。すなわち、（ａ）触媒の焼成時に、有機系
成形助剤が燃焼した酸化熱によって触媒成形体が必要以
上に加熱され、その活性が低下するという問題がある。
特に熱の放散性が悪い大型形状の触媒の中心部分での活
性低下が著しい。また、（ｂ）有機系成形助剤が、触媒
の焼成時に不完全燃焼した場合、発生する一酸化炭素や
アルデヒドなどの還元性ガスがハニカム成形体内に残存
したまま高温に加熱すると、この還元性ガスによって触
媒成分が還元されて活性が低下するという問題がある。

【０００４】このような問題を回避するために、ハニカ
ム成形体を二段階で焼成する装置が開発されている。す
なわち、比較的低温で、成形体内に雰囲気ガスを通風し
ながら加熱し、有機系成形助剤の酸化熱による加熱と、
還元性ガスによる活性成分の還元を抑制しながら前記成
形助剤を分解除去する予備焼成領域と、酸化性雰囲気で
所定の温度に加熱して焼成し、成形助剤の残りを消失さ
せる本焼成領域とを有する連続触媒焼成装置である。

【０００５】図２は、このような従来の触媒焼成装置の
説明図である。この装置は、製造コストの低減を図り、
品質の安定した製品を得るために、大量生産に対応した
連続式の装置であって、ハニカム触媒成形体３の搬送手
段であるメッシュベルト１と、該メッシュベルト１の駆
動装置２と、触媒の搬送方向に沿って順次形成された予
備焼成領域４、本焼成領域５およびその後流の徐冷領域
６と、バーナ方式熱風発生装置１７ａおよび１７ｂと、
該熱風発生装置１７ａおよび１７ｂに燃料ガスおよび空
気をそれぞれ供給する燃料ガスノズル１２ａおよび１２
ｂ、ならびにブロワ１１ａおよび１１ｂと、前記バーナ
方式熱風発生装置１７ａおよび１７ｂで発生した熱風を
雰囲気ガス７ａおよび７ｂとしてメッシュベルト１の下
方から上方に向かって供給する吹き出し口８および９
と、前記メッシュベルト１の上部に空間を隔てて設けら
れた雰囲気ガスの排気装置１０とから主として構成され
ている。

【０００６】ブロワ１１ａおよび１１ｂを経てバーナ方
式熱風発生装置１７ａおよび１７ｂにそれぞれ供給され
た空気は燃料ガスノズル１２ａおよび１２ｂを経てそれ
ぞれ供給される燃料ガスと混合してこれを燃焼し、熱風
となる。発生した熱風は吹き出し口８および９を経て前
記メッシュベルト１の下方から上方に向かって吹き出さ
れ、触媒焼成に適した低温雰囲気の予備焼成領域４およ
び高温雰囲気の本焼成領域５が形成される。ハニカム触
媒成形体３は焼成領域４および５が形成された連続触媒
焼成装置の前記メッシュベルト１に載置され、予備焼成
領域４、本焼成領域５および徐冷領域６を経て順次移動
する間に焼成されて触媒焼成体となる。

【０００７】しかしながら、このような従来装置には、
有機系成形助剤を低温で消失させる予備焼成領域におい
て、触媒の活性低下を十分に防止することができないと
いう問題があった。すなわち、上記従来の連続式触媒焼
成装置は、雰囲気ガスが大量に必要となることから、不
純物の少ないガス燃料をバーナで燃焼して予備焼成時の
雰囲気ガスを得ていたために、バーナの安定燃焼を維持
するための余剰空気が必要となって予備焼成領域に供給
する雰囲気ガス中の酸素濃度を十分に下げることができ
ず、これによって前記有機系成形助剤が高酸素濃度雰囲
気で燃焼し、触媒体が必要以上に加熱されてその活性が
低下する原因となっていた。なお、現実に低酸素濃度の
雰囲気ガスを大量に製造することは困難であり、別途購
入して間接加熱することも考えられるが、連続式触媒焼
成装置における雰囲気ガスの消費量は膨大であり実用的
ではない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、触媒焼成時に必要となる低
酸素濃度の雰囲気ガスを大量にしかも安定に製造して予
備焼成領域に供給し、有機系成形助剤の高温燃焼に起因
する触媒活性の低下を防止することができる連続触媒焼
成装置およびこれを用いた触媒焼成方法を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、有機系成形
助剤自体が酸素を含有していること、および触媒活性成
分が酸化促進作用を有していることに着目し、酸化活性
を有する活性成分と有機系成形助剤を含むハニカム成形
体を焼成する際の予備焼成工程の焼成条件について鋭意
研究した結果、有機系成形助剤の酸化熱の影響を避ける
ためには、雰囲気ガス中の酸素濃度を５％以下にする必
要があること、およびハニカム成形体中に残存する還元
性分解ガスを追い出すためには少なくとも０．１ｍ／ｓ
ｅｃ以上の流速で雰囲気ガスを導入する必要があること
を発見し、低温かつ低酸素濃度の予備焼成領域と高温か
つ高酸素濃度の本焼成領域を有する連続触媒焼成装置に
おいて、前記予備焼成領域の雰囲気ガス生成装置とし
て、理論空気比での燃焼が可能な触媒燃焼装置を用い、
この触媒燃焼装置で発生した酸素濃度が５％以下の熱風
を温度調節した後、０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流速で予備
焼成領域に導入することにより、焼成時の触媒活性の低
下を防止できることを見出し、本発明に到達した。な
お、５％以上の酸素濃度ガスを用いると、１００℃程度
の比較的低温であっても連鎖反応による有機系成形助剤
の高温燃焼が生じ、成形体の中心部の温度が急速に上昇
してその活性が低下する。

【００１０】すなわち、本願で特許請求される発明は、
以下のとおりである。 （１）酸化活性成分および有機系成形助剤を含有するハ
ニカム状の触媒成形体を雰囲気ガスの導入下に予備焼成
する予備焼成領域と該予備焼成領域よりも高温度の本焼
成領域で連続的に焼成する連続触媒焼成装置において、
前記予備焼成領域に導入する雰囲気ガスの生成手段とし
て触媒燃焼方式の熱風発生装置および発生した熱風の温
度制御装置を設けたことを特徴とする連続触媒焼成装
置。

【００１１】（２）酸化活性成分および有機系成形助剤
を含有するハニカム状の触媒成形体を５０〜３００℃の
予備焼成領域と１００〜６００℃の本焼成領域を有する
連続式触媒焼成装置を用いて焼成する連続触媒焼成方法
において、前記予備焼成領域の雰囲気ガスとして触媒燃
焼方式の熱風発生装置で発生した、酸素濃度が５％以下
の熱風を温度調節した後、０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流速
で前記予備焼成領域に供給することを特徴とする連続触
媒焼成装置を用いた触媒焼成方法。

【００１２】

【作用】予備焼成領域に供給される雰囲気ガスの生成装
置として、触媒燃焼方式の熱風発生装置および熱風の温
度制御装置を設けたことにより、該触媒燃焼方式の熱風
発生装置において燃料ガスを理論空気比で燃焼して酸素
濃度が５％以下の熱風を大量かつ安定に得ることができ
る。得られた低酸素濃度の熱風を温度制御装置で温度調
節した後、予備焼成領域に供給することにより、予備焼
成領域を低温かつ低酸素濃度雰囲気に維持して有機系成
形助剤を非酸化性雰囲気で焼却することができるので、
燃焼熱の発生を抑制して触媒体の必要以上の加熱および
活性低下を防止することができる。

【００１３】本発明において、酸素濃度が５％以下の雰
囲気ガスは０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流速で予備焼成領域
に供給されることが好ましい。これによって有機系成形
助剤の不完全燃焼によって発生する還元性ガスを触媒成
形体から追い出すことができるので、前記還元性ガスに
起因する活性低下が防止される。本発明における酸化活
性成分としては、触媒活性を有する酸化物であれば特に
限定されないが、例えば脱硝触媒の場合にはバナジウ
ム、モリブデン、タングステン、チタン等の金属酸化物
があげられる。また有機系成形助剤としては、ハニカム
状触媒成形体を得るために、触媒担体粉末を所望により
触媒活性成分とともに混合し、ハニカム状に成形するた
めの有機バインダー（例えば、ポリビニルアルコール、
カルボキシルメチルセルロース等）があげられる。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例によってさらに詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例を示す連続触媒焼成
装置の概要図である。図において、この装置が図２の従
来装置と異なるところは、予備焼成領域４の雰囲気ガス
生成装置として燃焼触媒１４を備えた触媒燃焼式熱風発
生装置１３と、発生した熱風を冷却する熱交換器１５を
設けた点である。

【００１５】このような構成において、燃料ガスノズル
１２から触媒式熱風発生装置１３に導入された燃料ガス
はブロワ１１を経て導入された空気と混合した後、燃焼
触媒１４に流入し、ここでほぼ理論空気比で安定燃焼し
て酸素濃度が５％以下の熱風が発生する。発生した熱風
は、熱交換器１５に流入し、ここでブロワ１６を経てバ
ーナ方式熱風発生装置１７に供給される冷風によって所
定温度に冷却された後、雰囲気ガス７ａとして吹き出し
口８から予備焼成領域４に供給される。雰囲気ガス７ａ
の温度は前記ブロワ１６を経てバーナ方式熱風発生装置
１７に供給される送風量を増減することによって調節さ
れる。

【００１６】他方、ブロワ１６を経て熱交換器１５で予
熱され、バーナ方式熱風発生装置１７に導入された空気
は、燃料ガスノズル１９から導入された燃料ガスがブロ
ワ１８を経て導入された空気で燃焼される際の燃焼熱に
よって所定温度に加熱され、雰囲気ガス７ｂとして吹き
出し口９から本焼成領域５に供給される。予備焼成領域
４および本焼成領域５にそれぞれ供給され、各領域を所
定の雰囲気に整えた雰囲気ガス７ａおよび７ｂはメッシ
ュベルト１の上方に空間を隔てて設けられた排気装置１
０で集められ、浄化処理された後、大気に放出される。

【００１７】このようにして低温、低酸素濃度の予備焼
成領域４および高温、高酸素濃度の本焼成領域５が形成
された連続触媒焼成装置のメッシュベルト１上にハニカ
ム状に成形され、有機系成形助剤を含んだ触媒成形体３
が載置され、駆動装置２によって所定速度で移動するメ
ッシュベルト１の移動に伴って予備焼成領域４に入る。
予備焼成領域４に入ったハニカム触媒成形体３は雰囲気
温度まで加熱され、これに含まれる有機系成形助剤は非
酸化性雰囲気で燃焼して消失する。また、有機系成形助
剤の不完全燃焼によって発生した還元性ガスは吹き出し
口８から所定の流速で導入される前記雰囲気ガス７ａの
流れに沿ってハニカム触媒焼成体３から流出する。この
ようにして有機系成形助剤の酸化熱および分解還元性ガ
スの影響を受けることなく予備焼成されたハニカム触媒
成形体３は、次いで本焼成領域５に移動し、ここで所定
の高温、高酸素濃度雰囲気で本焼成されて触媒焼成体と
なり、その後、徐冷領域６を経て徐々に室温まで冷却さ
れる。

【００１８】本実施例によれば、予備焼成領域４への雰
囲気ガス７ａの生成装置として触媒燃焼方式の熱風発生
装置１３および熱風の温度制御装置１５を設けたことに
より、例えば酸素濃度が５％以下の熱風を大量に製造し
て温度調節した後、これを予備焼成領域４に供給して有
機系成形助剤を非酸化性雰囲気で低温燃焼することがで
きるので、必要以上の加熱による触媒活性の低下を防止
することができる。また予備焼成領域４へ供給する雰囲
気ガス７ｂの流速を０．１ｍ／ｓｅｃ以上としたことに
より、有機系成形助剤が不完全燃焼することによって発
生する還元性ガスを本焼成前に触媒体から追い出すこと
ができるので、触媒成分が還元されることによる活性低
下を防止することができる。

【００１９】次に本発明の具体的実施例を説明する。 実施例１ メッシュベルト１の幅を１．２ｍ、長さを４０ｍ、予備
焼成領域４および本焼成領域５の長さをそれぞれ１０ｍ
とした図１の装置により、燃料ガスとしてプロパンガス
を用い、これを触媒燃焼装置１３において理論空気比で
燃焼して酸素濃度が３％で７００〜８００℃の熱風を得
た。この熱風を熱交換器１５に導入して１５０〜１６０
℃に冷却した後、０．５ｍ／ｓｅｃの流速で予備焼成領
域４に導入して予備焼成領域の雰囲気を整えた。一方、
ブロワ１６を経て熱交換器１５で予熱された空気をバー
ナ方式熱風発生装置１７で加熱して酸素濃度１５％、温
度５５０〜５７０℃の雰囲気ガス７ｂを得た。次いでこ
の雰囲気ガスを０．５ｍ／ｓｅｃの流速で本焼成領域５
に導入して本焼成領域の雰囲気を整えた。

【００２０】次いで、両焼成領域の雰囲気が整った連続
触媒焼成装置の前記メッシュベルト１上に有機系結合剤
２ｗｔ％を含み、１５０ｍｍ角、長さ６００ｍｍのハニ
カム状に成形された脱硝触媒成形体３を載せ、前記予備
焼成領域４および本焼成領域５中を３ｍ／ｈの速度で移
動して焼成し、触媒焼成体とした。得られたハニカム状
脱硝触媒は、周辺部分および中心部分ともに活性低下が
見られず、高活性のものであった。

【００２１】図３は、本実施例と従来技術における、焼
成中の脱硝触媒の表面および中心部分の温度をそれぞれ
測定して比較したものである。図において、いずれも有
機結合剤の酸化熱を受けて雰囲気温度よりも高くなって
いるが、予備焼成領域４の酸素濃度が高い従来例では雰
囲気温度が１５０℃に抑えられているにもかかわらず、
中心部分の温度が６００℃以上の高温になっていること
が分かる。これは、酸素濃度が高いために、触媒成分の
酸化作用を受けて有機系結合剤が連鎖的に燃焼して高温
の燃焼熱が発生したためと思われる。

【００２２】図４は、本実施例および従来技術で得られ
たハニカム状脱硝触媒の中心部分および周辺部分におけ
る脱硝活性を比較して示したものである。図において、
本実施例で得られた脱硝触媒は中心部分と周辺部分にお
ける活性の差がほんとどなく、しかも高い値を示してい
ることが分かる。一方、従来技術で得られた脱硝触媒は
実施例に比べて活性が低く、特にその中心部における活
性が低いことが分かる。これは中心部ほど熱の放散性が
悪いので、活性低下の度合が大きいと考えられる。

【００２３】

【発明の効果】本願の請求項１に記載した発明によれ
ば、予備焼成領域における雰囲気ガスの発生装置として
触媒燃焼式熱風発生装置を用いたことにより、低酸素濃
度の雰囲気ガスを大量に製造して有機系成形助剤を非酸
化性雰囲気で消失させることができるので、触媒が必要
以上に加熱されることによる活性低下を防止することが
できる。

【００２４】本願の請求項２記載の発明によれば、酸素
濃度５％以下の雰囲気ガスを０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流
速で予備焼成領域に導入することにより、上記発明の効
果に加え、触媒成形体に残存する還元性ガスを効果的に
触媒体から追い出すことができるので、触媒成分が還元
されることによる活性の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す装置概要図。

【図２】従来技術を示す説明図。

【図３】実施例と従来技術における焼成中の触媒温度を
比較して示す図。

【図４】実施例で得られた触媒と従来技術で得られた触
媒の活性を比較して示す図。

【符合の説明】

１…メッシュベルト、２…駆動装置、３…ハニカム触媒
成形体、４…予備焼成領域、５…本焼成領域、６…徐冷
領域、７・７ａ・７ｂ…雰囲気ガス、８、９…吹き出し
口、１０…排気装置、１１（１１ａ・１２ｂ）・１６・
１８…ブロワ、１２（１２ａ・１２ｂ）・１９…燃料ガ
スノズル、１３…触媒燃焼式熱風発生装置、１４…燃焼
触媒、１５…熱交換器、１７…バーナ方式熱風発生装
置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化活性成分および有機系成形助剤を含
   有するハニカム状の触媒成形体を雰囲気ガスの導入下に
   予備焼成する予備焼成領域と該予備焼成領域よりも高温
   度の本焼成領域で連続的に焼成する連続触媒焼成装置に
   おいて、前記予備焼成領域に導入する雰囲気ガスの生成
   手段として触媒燃焼方式の熱風発生装置および発生した
   熱風の温度制御装置を設けたことを特徴とする連続触媒
   焼成装置。
2. 【請求項２】 酸化活性成分および有機系成形助剤を含
   有するハニカム状の触媒成形体を５０〜３００℃の予備
   焼成領域と１００〜６００℃の本焼成領域を有する連続
   式触媒焼成装置を用いて焼成する触媒焼成方法におい
   て、前記予備焼成領域の雰囲気ガスとして触媒燃焼方式
   の熱風発生装置で発生した、酸素濃度が５％以下の熱風
   を温度調節した後、０．１ｍ／ｓｅｃ以上の流速で前記
   予備焼成領域に供給することを特徴とする連続触媒焼成
   装置を用いた触媒焼成方法。