排煙脱硫装置の触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法
【課題】触媒構造体の被支持部の強度を向上させることができて、耐久性を向上させることができる排煙脱硫装置の触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法を提供する。
【解決手段】排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられるハニカム触媒構造体１０であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間１２を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部３１Ｃａ、３１Ｃｂに支持されて設置される触媒構造体において、前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の支持部３１Ｃａによって支持される被支持部の上方領域で接合されている。
【解決手段】排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられるハニカム触媒構造体１０であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間１２を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部３１Ｃａ、３１Ｃｂに支持されて設置される触媒構造体において、前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の支持部３１Ｃａによって支持される被支持部の上方領域で接合されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物を、接触硫酸化反応によって硫酸として回収除去する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる亜硫酸ガス等の硫黄酸化物を触媒および酸素の共存下で酸化し、最終的に硫酸として回収する排煙脱硫方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような排煙脱硫方法を適用した排煙脱硫装置に用いられる触媒として、例えば、活性炭にフッ素樹脂を混合、担持した活性炭触媒が高い脱硫性能を有することが知られている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。これは、排ガス、例えば石炭燃焼排ガス等では長時間にわたって安定な性能を示す。また、その他にも活性炭として活性炭素繊維を用いた触媒が知られている。
【０００３】
このような触媒を排煙脱硫装置に適用する構成として、触媒によってハニカム触媒構造体を形成し、排ガスが導入される反応塔の内部に配設することが行われている（例えば特許文献４〜６参照）。
また、特許文献６には、触媒と繊維シート補強材とを接合一体化して成る脱硫触媒シートを用い、平板状の脱硫触媒シートと波状に加工された脱硫触媒シートを交互に積層して、若しくは両シートを接着した触媒流路シートを積層したハニカム触媒構造体が開示されている。
脱硫触媒シートは、例えば、活性炭粉末、弗素樹脂粒子および液状潤滑剤から得られた混練物（脱硫触媒）を、弗素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデンまたはポリ塩化ビニル等の合成高分子材料による不織布等による繊維シート補強材の上に塗布または塗布後圧延することによって形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０１２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３１４５８６号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０６８８号公報
【特許文献４】特開２０００−２２５３４１号公報
【特許文献５】特開２００２−３５５９３号公報
【特許文献６】特開２００４−１８１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、活性炭を基材とする触媒は大きな強度を得難く、このため、前記のような従来構成の脱硫触媒シート、あるいは活性炭素繊維をベースとした触媒基材と強度補強材を貼り合わせて接合させた脱硫触媒シートを用いて形成されたハニカム触媒構造体では、長期の使用における耐久性の向上が懸案となっている。さらに、活性炭、活性炭素繊維などの触媒機能を有する素材をベースとした触媒基材のみのシートにおいても、耐久性の向上が問題となっている。特に、繊維シート補強材の上に塗布または塗布後圧延したものや、貼り合わせて接合させた脱硫触媒シートを加工したハニカム触媒構造体の排ガス導入側では、脱硫触媒シートの端面に触媒と繊維シート補強材の接合部境界が露出しているため、ここに排ガス中に含まれる塵灰が衝突して、触媒の破損や剥離を引き起こし、耐久性の低下の大きな要因となる。触媒の破損や剥離を防ぐために強度向上を図ると触媒活性が低下し、また生成された硫酸の触媒からの離脱・液切れが悪くなり（硫酸副生型触媒では生成された硫酸を触媒から速やかに離脱させることが重要である）、脱硫性能が低下する。
【０００６】
さらに、ハニカム触媒構造体は、排煙脱硫装置の脱硫塔の内部に下面で支持部に支持されて配設されるが、支持部は排ガスの流通を阻害することのないように極力小さく少数設けられる。このため、ハニカム触媒構造体の狭い被支持部に当該ハニカム触媒構造体の全重量が作用することとなり、この被支持部が潰れて破損し易く、これも耐久性の低下を招く。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、触媒構造体の被支持部の強度を向上させることができて、耐久性を向上させることができる排煙脱硫装置の触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、請求項１に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記流路空間の開口する少なくとも一方の端面および該端面から所定深さまで、前記脱硫触媒シートの表面および／または内部が樹脂によって固化されているとともに、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、請求項２に記載の発明において、前記脱硫触媒シートを固化する樹脂が、撥水性を有する樹脂であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、前記触媒構造体の外面と前記触媒ケースの内面との間に、隙間を埋める充填シート材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、この触媒ケースの下面の端部には、下側に配置される触媒ケースに収容された触媒構造体の上端部に当接または食い込む凸条が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、請求項６に記載の発明において、積層する脱硫触媒シートが波状触媒シートと平板状触媒シートとからなり、被支持部の上方領域の接合は、波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、請求項６に記載の発明において、積層する脱硫触媒シートが波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合させて成る触媒流路シートからなり、被支持部の上方領域の接合は、触媒流路シートの波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、この触媒流路シートに他の触媒流路シートの平板状脱硫触媒シートを重ねて、接合することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合し、一体的なブロック状に形成し、
次いで、前記流路空間の開口する端部を液状の樹脂を入れた浸漬槽に浸漬した後、上側から前記流路空間にブローを行うかまたは下側から前記流路空間のガス吸引を行い開口部の閉塞を防ぎつつ、前記脱硫触媒シートの端面および該端面から所定深さまで、表面および／または内部を樹脂によって固化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体ならびに請求項６〜請求項８に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法によれば、支持部によって支持される被支持部の上方領域で脱硫触媒シートが接合されているので、触媒構造体の被支持部の強度が向上する。これにより、応力集中によっても破損し難くなり、耐久性が向上する。支持部によって支持される被支持部の上方領域は、支持部によって塞がれるために触媒作用には寄与しない領域であるので、接着によっても触媒面積が減少することはなく、脱硫性能の低下を招かない。したがって、接着を強固にできるので、接着面積が小さくても高強度ブロックにできる。また、接合領域が狭く限定されているので、全域で接着する場合に比較して作業は容易であり、低コストで製造できる。触媒の被支持部は、支持部と接触し、触媒重量を支持・固定する部分であって、触媒の下面であっても、切り込みのある脱硫触媒シートでは切り込み部分であってもよい。
【００１８】
請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体および請求項９に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法によればそれぞれ、請求項１および請求項６の利点のほかに、さらに流路空間の開口する端部（端面および該端面から所定深さまで）の脱硫触媒シートの表面および／または内部（内側）が、樹脂による固化によって補強されているので、流路空間の開口する端部の剛性が向上し、耐久性が向上すると共に、取り扱いも容易となる。脱硫触媒シートの端部が樹脂によって覆われて露出しないので、排ガスに含まれる塵灰や、スプレーされた工業用水や循環液の液滴が衝突しても脱硫触媒が破損し難く、耐久性が向上する。また、脱硫触媒シートの表面および／または内部を樹脂によって固化するという簡単な構成なため、低コストで製造できる。なお、触媒の表面だけでなく、触媒内部も固化することが発現強度、強度劣化に対して好ましい。触媒表面だけの固化では、樹脂の強度劣化が一部でも発生すると触媒成分が露出し、急激な強度低下を起こす。
【００１９】
請求項３に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体によれば、撥水性を有する樹脂を用いているので、液膜の形成を低減でき、脱硫性能の低下を防止できる。
【００２０】
請求項４に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットによれば、充填シート材が触媒構造体の外面と触媒ケースの内面との間に隙間を埋めて設けられているので、触媒構造体が触媒ケース内で安定し、移動・振動による触媒構造体の変形や破損がなく、耐久性が向上する。また、触媒構造体の外面と触媒ケースの内面との間を通って未処理の排ガスが漏洩することを防ぎ、脱硫性能を向上できる。
【００２１】
請求項５に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットによれば、触媒ユニットを上下に重ねた際に、上側の触媒ケースの凸条の下面が、下側の触媒ケースに収容した触媒構造体の上端部の端部に当接または食い込み、密着するので、シール状態となる。このため、触媒ユニットを重ねた際に、触媒ユニットどうしの境目から排ガスが外部に漏洩するのを防止できるとともに、触媒ケースの内面と触媒構造体との接触部における排ガスの漏洩を防止でき、脱硫性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るハニカム触媒構造体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】脱硫触媒シートの部分拡大断面図である。
【図３】触媒流路シートの部分拡大断面図である。
【図４】ハニカム触媒構造体のハニカム構造を示す図である。
【図５】図４とは異なる他のハニカム構造を示す図である。
【図６】ハニカム触媒構造体に樹脂補強部を形成する工程を説明する図である。
【図７】触媒ユニットを示す図であって、（ａ）は触媒ケースの斜視図、（ｂ）は分解組立図、（ｃ）は斜視図である。
【図８】触媒ユニットの縦断面図である。
【図９】触媒ユニットを重ね合わせた状態の縦断面図である。
【図１０】触媒ユニットの脱硫塔内への設置状態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るハニカム触媒構造体を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００２４】
ハニカム触媒構造体（触媒構造体）１０は、脱硫触媒シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）をハニカム状に積層して略直方体状に形成されている。このハニカム触媒構造体１０は、図７に示すように、触媒ケース３１に複数（図では３個）収容されて、触媒ユニット３０を形成する。そして、触媒ユニット３０は、図１０に示すように、排煙脱硫装置の脱硫塔４０の内部に配設される。触媒ユニット３０の構成および脱硫塔４０への設置構造については後に詳述する。
【００２５】
ハニカム触媒構造体１０を構成する脱硫触媒シート２０は、図２に示すように、活性炭系の脱硫触媒２１と、耐酸性を有するポリプロピレン等の合成樹脂製の不織布からなる繊維シート補強材２２とを接合一体化して形成されている。
【００２６】
このような脱硫触媒シート２０によって図３に示すような触媒流路シート１１が形成され、ハニカム触媒構造体１０はこの触媒流路シート１１を積層して接合することで構築されている。
すなわち、触媒流路シート１１は、表裏に三角形状に突出する三角波状いわゆるコルゲート形状に加工された波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と、平板状の平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とを、繊維シート補強材２２の側を対向させて、繊維シート補強材２２の接触部同士を溶着して一体化することにより形成されている。このような触媒流路シート１１を積層することで、図４に示すように、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とが交互に配置されて、脱硫触媒シート２０に囲まれた断面形状が略三角形で一方方向（図１（ａ）、（ｃ）における上下方向）に延びる流路空間１２が前後左右に多数並列に形成されたいわゆるハニカムを構成している。なお、脱硫触媒シート２０を積層してハニカム構造とする構成はこれに限るものではなく、例えば、コルゲート形状ではなく、四角や六角の形状でも良く、また、波状脱硫触媒シート２０Ｂと平板脱硫触媒シート２０Ａの接合は樹脂等の接着剤等による接着でも良い。また、図５に示すように、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）のみを積層して構成しても良い。さらには、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と、平板状の平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とを、一体化せずに用いるようにしてもよい。
【００２７】
ハニカム触媒構造体１０の流路空間１２は、図１（ａ）、（ｃ）における上面側と下面側に開口している。流路空間１２に排ガスを通すことで、排ガス中に含まれる亜硫酸ガス等の硫黄酸化物を脱硫触媒シート２０の脱硫触媒２１が接触硫酸化反応によって硫酸として除去する。この例では、排ガスは、図１（ａ）、（ｃ）における上側から供給されて下側に向けて流される。なお、排ガスが下側から上側に向けて流れる場合にも、本発明は適用できる。
【００２８】
ハニカム触媒構造体１０は、図７に示すように、触媒ケース３１に収容された際に、端支持部３１Ｃと支持桟３１Ｄによって支持されている。
すなわち、触媒ケース３１は、図７（ａ）および図８に示すように、前後左右の側板３１Ａ，３１Ｂで所定深さの枠状に形成され、各側板３１Ａ，３１Ｂの下端部には内側に張り出した端支持部３１Ｃ（３１Ｃａ、３１Ｃｂ）を備えると共に、対向する側板３１Ａ，３１Ｂの下端の中央部に架設された支持桟３１Ｄ（縦桟３１Ｄａ，横桟３１Ｄｂ）を備えている。そして、端支持部（ケース長手方向端支持部）３１Ｃａでハニカム触媒構造体１０の下面の端部を支持し、支持桟（縦桟）３１Ｄａで下面の中央部を支持するようになっている（図１（ｃ）参照）。触媒流路シート１１は、これらの端支持部３１Ｃａおよび支持桟３１Ｄａと対応する領域で接合されている。つまり、図１（ｂ）および（ｃ）中にハッチングを付して示すように、端支持部（支持部）３１Ｃａで支持される面のうち、ハニカム触媒構造体１０の幅方向（短辺方向）に沿う面の上方の直方体状の領域Ｓと、支持桟（支持部）３１Ｄａで支持される面の上方の直方体状の領域Ｃで接合されている。接合部は、図１（ｃ）の領域Ｃ，Ｓにおいて、支持桟３１Ｄａ、端支持部３１Ｃａに接している幅長さ以内、あるいは左右にそれぞれ３ヶ所以内（３ヶ所を超えると強度上効果なし。）であり、図４に示す触媒流路シート１１相互の接触部（図５では波状脱硫触媒シート２０Ｂ相互の接触部）となる。
【００２９】
なお、図７に示すように、端支持部（ケース短手方向端支持部）３１Ｃｂを設けて、ケースの強度、ハニカム触媒構造体の支持・固定をより確実なものにすることもできる。
また、縦桟３１Ｄａ、横桟３１Ｄｂは、図７に示すように各１本ではなく、２本以上設けても良い。この桟の形状は、丸棒、角棒等でも良く、形状を制約されないが、触媒構造体と接触する部分は５〜３０ｍｍ程度が好ましい。５ｍｍ以下では応力が集中し、３０ｍｍ以上ではガス流れを阻害する部分が大きくなって好ましくない。
図７においては、触媒ケース３１の長手方向両端に位置するハニカム触媒構造体１０は、端支持部３１Ｃｂによって一方の長辺に沿った部位も支持され、また中央に位置するハニカム触媒構造体１０は短辺の中央を横切って位置する横桟３１Ｄｂによっても支持されるが、本構成例ではこれらの端支持部３１Ｃｂ、横桟３１Ｄｂによる触媒流路シートの被支持部は接合されておらず、触媒ケース３１への収容位置に拘わらず共通となる被支持部のみで接合されている。
【００３０】
触媒流路シート１１の接合は、エポキシ系樹脂等の接着剤等による接着、または溶着の何れでも良いが、接着の場合には撥水性と耐酸性を有する樹脂接着剤を用いることが好ましく、そうすることで接合部に硫酸液が溜まることによる脱硫性能の低下を防ぐことができる。図４中のＸで示す部位（すなわち、接着領域Ｃ（Ｓ））は、下側の触媒流路シート１１の波状脱硫触媒シート２０Ｂの頂部と、上側の触媒流路シート１１の平板状脱硫触媒シート２０Ａとをエポキシ系樹脂等の接着剤で接着した例である。触媒流路シート１１の波状脱硫触媒シート２０Ｂの露出している側（平板状脱硫触媒シート２０Ａと反対側）の頂部に、ローラー等により接着剤を塗布し、この波状脱硫触媒シート２０Ｂに、触媒流路シート１１の平板状脱硫触媒シート２０Ａを重ねて、接合することができる。
【００３１】
このように、触媒流路シート１１を触媒ケース３１の端支持部（支持部）３１Ｃａと縦桟（支持部）３１Ｄａと対応する領域で接着して積層することにより、応力が集中する被支持部の強度が高まり、潰れ難くなり、耐久性が向上する。全域で接着すれば強度はより高まるが、そうすると接着面積が広くなって接着作業に手間が掛かるとともに、触媒が不活性となる接着面積の増加によって脱硫性能が低下する。この構成ではそのような不具合を生ずることなく、必要な部位のみの強度を向上できる。また、端支持部３１Ｃａと対応する接着領域Ｓは、ハニカム触媒構造体１０の両側部となるので、全体の強度も向上し、破損し難くなり、また取り扱いが容易となる。なお、接着領域Ｓ，Ｃは、下側に端支持部３１Ｃａまたは支持桟３１Ｄａが位置するために、流路空間１２に排ガスが流れない領域であるので、接着剤によって脱硫触媒シート２０の表面が覆われても本来の触媒反応面積を減少させることはない。
【００３２】
なお、本実施の形態では、縦桟３１Ｄａと対応する接着領域Ｃを設けたが、これを省略して、ハニカム触媒構造体１０の両側端部となる端支持部３１Ｃａと対応する接着領域Ｓのみを設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、ハニカム触媒構造体１０には、流路空間１２が開口する上下の両端部にそれぞれ、樹脂補強部１３が設けられている。この樹脂補強部１３は、当該ハニカム触媒構造体１０を構成する脱硫触媒シート２０の表面および／または内部を、樹脂によって開口端面から所定の深さまで固化されて形成されている。
脱硫触媒シート２０の表面および／または内部（内側）を固化する樹脂としては、撥水性の樹脂（例えば、フッ素系樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂またはこれらを混合したもの）を用いるか、または一般的な樹脂を用いて固化させ、その表面にさらに撥水性のコーティングを施したものが好ましい。特に高い撥水性を有するフッ素系樹脂が好ましいが、価格面等を考慮すると、その他の樹脂で固化させて、樹脂表面のみをフッ素系樹脂加工するのが最適である。このようにすると、端部を補強するだけでなく、端部に形成される液膜を低減できる。これによって脱硫性能の低下を防止できるとともに、ガスの通過圧損を低減できる。
【００３４】
樹脂補強部１３の形成（脱硫触媒シート２０の表面への樹脂皮膜の形成）は、図６（ａ）に示すように、液状の樹脂４１を入れた浸漬槽４０に、ハニカム触媒構造体１０の流路空間１２が開口する一方の端部を所定量浸漬した後、引き上げ、その後上側から流路空間１２にエアブローを行って、樹脂液膜による流路空間１２の開口部の閉塞を防ぎつつ、固化させることにより、行うことができる。その後、ハニカム触媒構造体１０を反転させて、図６（ｂ）に示すように、他方の端部にも同様にして樹脂補強部１３を形成すれば良い。なお、エアブローの代わりに、下側から流路空間１２をガス吸引して、樹脂液膜による流路空間１２の開口部の閉塞を防止するようにしてもよい。
【００３５】
ここで、浸漬槽をオーバーフロー・タイプの槽とし、その槽の高さを樹脂補強したい端面からの深さ（Ｕ，Ｖ）とし、触媒を浸漬したときの液状の樹脂がオーバーフローする形で樹脂補強部の形成を行えば、所定の長さを安定的にかつ確実に補強できる。
オーバーフローした液状の樹脂を集めて、浸漬槽に戻せば連続的に補強作業ができる。
【００３６】
なお、その他の方法として、積層前の単体の脱硫触媒シート２０または触媒流路シート１１の端部に予め所定幅で樹脂皮膜を形成しておき、それを積層してハニカム触媒構造体１０を構築しても良い。
【００３７】
樹脂補強部１３の形成範囲は、あまり大きくすると触媒面積が減少して脱硫性能が低下するため、必要最小限とする。例えば、厚さ０．６ｍｍの脱硫触媒シート２０を用いて形成した厚さ５．２ｍｍの触媒流路シート１１を４３段積層し、図１（ａ）中に示すように、長さＬが３６０ｍｍ、幅Ｗが２２３ｍｍ、高さＨが４３０ｍｍの大きさに形成したハニカム触媒構造体１０で、ガスが下向流である場合、排ガスの流入側である上側の端面側の深さＵは、３〜４０ｍｍ程度が好ましく、さらには５〜２５ｍｍ程度がより好ましく、排出側かつ被支持部である下側の端面側の深さＶは、２〜３０ｍｍ程度が好ましく、さらには３〜２０ｍｍ程度がより好ましい。ガスの流入側の端面側は、入口部のガス渦の発生により入口端部から流路内に１０〜１５ｍｍ深さに磨耗、変形がおきていることから、触媒の端面だけでなく、深さ方向にも固化による強度補強が必要であることがわかった。そのため、上記のようなＵ，Ｖの長さが必要である。
【００３８】
このように流路空間１２が開口する端部に樹脂補強部１３が形成されたハニカム触媒構造体１０は、端部の剛性が向上し、破損し難くなって、輸送時や脱硫塔への装着時の取り扱いが容易となる。このため、例えば、開口比が０．５以上の大きなものも形成可能となる。また、脱硫触媒シート２０の端部の表面および／または内部が樹脂に覆われて、脱硫触媒２１と繊維シート補強材２２との接合境界が露出しないため、排ガスに含まれる塵灰が衝突しても、脱硫触媒２１の破損や繊維シート補強材２２からの剥離を防ぐことができ、良好な耐久性が得られる。特に触媒内部を固化することが好適である。
【００３９】
なお、本実施の形態では、流路空間１２が開口する両端部にそれぞれ、樹脂補強部１３を形成するようにしたが、入口側または出口側の一方側に樹脂補強部１３を形成するようにしてもよい。
【００４０】
次に、このように構成されたハニカム触媒構造体１０を触媒ケース３１に収容して成る触媒ユニット３０について説明する。
前述のように、ハニカム触媒構造体１０は、図７（ａ）に示す触媒ケース３１に、図７（ｂ）に示すように収容されて触媒ユニット３０を形成する。
ハニカム触媒構造体１０は、触媒ケース３１に３個並列に収容され、中央のハニカム触媒構造体１０と両端のハニカム触媒構造体１０の間には各一枚、両端のハニカム触媒構造体１０と触媒ケース３１の側板３１Ｂの間には適宜の枚数、それぞれ充填シート材、充填圧力調整材としての仕切り板３２が挟み込まれている。また、長手方向の側板３１Ａとハニカム触媒構造体１０との間には、充填シート材、充填圧力調整材としてのシール板３３が挟み込まれている。
【００４１】
仕切り板３２とシール板３３は、ハニカム触媒構造体１０と触媒ケース３１の内面との隙間を埋めてハニカム触媒構造体１０の収容状態を安定させ、これにより振動や移動によるハニカム触媒構造体１０の変形や破損を防ぐ。また、排ガスの漏洩を防ぐ。例えば、触媒ケース３１を射出成形で樹脂によって一体成形する場合には、上部が広がる方向に抜き勾配を付す必要があり、このため側板３１Ａ，３１Ｂの内面とハニカム触媒構造体１０の側面との間に楔状の隙間が必然的に生ずるが、この隙間を仕切り板３２やシール板３３で塞ぐことで、ハニカム触媒構造体１０の可動空間を無くすと共に、ハニカム触媒構造体１０の充填圧力を調整し、構造体間、構造体と仕切り板３２間、構造体と側板３１Ａ，３１Ｂ間での排ガスの漏洩を防ぐことができる。なお、長手方向のシール板３３は、図８中のＹ部に示すように、その上端を所定幅で屈曲させたＬ字状とすれば、より一層のシール作用が得られる。
【００４２】
触媒構造体１０を触媒ケース３１に充填する場合、シール板３３は、構造体１０を充填した後に挿入することができるが、構造体１０を充填する時に同時に挿入することが好ましい。構造体１０の充填圧力を調整する場合、構造体１０と触媒ケース３１内面との間にシール板３３を挿入すると、構造体１０を破損することがある。したがって、適度なシール板３３を同時に挿入しておき、構造体１０と触媒ケース３１内面との間にさらに充填シート材を挿入することで、構造体１０を破損せずに適する圧力で構造体１０をケース３１に充填できる。
【００４３】
このように触媒ケース３１にハニカム触媒構造体１０を収容して成る触媒ユニット３０は、図１０に示すように、排煙脱硫装置の脱硫塔５０の内部に、水平方向にはその内部全域を隈なく埋めるように前後左右に複数、且つ上下方向に複数段重ねて配設される。
触媒ケース３１には、図８に示すように、端支持部３１Ｃａ、３１Ｃｂの下面に、下方に突出する凸条３１Ｅが設けられている。凸条３１Ｅは、触媒ケース３１の外周に沿って全周を廻るように設けられている。凸条３１Ｅは、触媒ユニット３０（触媒ケース３１）を重ねた際に、図９に示すように、上側の触媒ケース３１の凸条３１Ｅが下側の触媒ケース３１の上部開口の外周部（側板３１Ａ，３１Ｂの直ぐ内側）に位置し、そして凸条３１Ｅの下面が触媒ケース３１内のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に干渉し、上端部に若干食い込むように設定されている。このように凸条３１Ｅを備えることにより、凸条３１Ｅが下側のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に食い込んでシール状態を作る。したがって、触媒ユニットを重ねた際に、触媒ケース３１どうしの上下の境目から排ガスが外部に漏洩するのを防止できるとともに、触媒ケース３１の内面と触媒構造体１０との間から排ガスの漏洩を防止でき、脱硫性能を向上できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、触媒ケース３１の凸条３１Ｅの下面が下側の触媒ユニット３０のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に若干食い込むようにしたが、当接する状態にしてもよい。また、凸条３１Ｅは全周に隈なく設ける必要は必ずしもなく、一部を欠落させたり、両側部だけにしたりするなど適宜変更可能である。
【００４５】
さらに、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で適宜変更可能なものである。例えば、前述の実施の形態では、接合領域Ｃ，Ｓおよび樹脂補強部１３を設けたが、いずれか一方を設けるようにしてもよい。
また、触媒流路シートを作らず、平板状脱硫触媒シートと波状脱硫シートとを積層し、接着領域Ｓ，Ｃおよび／または樹脂補強部１３を設けて相互に接合し、ブロック化するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０ ハニカム触媒構造体（触媒構造体）
１１ 触媒流路シート（脱硫触媒シート）
１２ 流路空間
１３ 樹脂補強部
２０（２０Ａ，２０Ｂ） 脱硫触媒シート
３０ 触媒ユニット
３１ 触媒ケース
３１Ｃａ 端支持部（支持部）
３１Ｄａ 支持桟（支持部）
３１Ｅ 凸条
３２ 仕切り板（充填シート材）
３３ シール板（充填シート材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる硫黄酸化物を、接触硫酸化反応によって硫酸として回収除去する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石油・石炭等の燃焼施設から排出される排ガス中に含まれる亜硫酸ガス等の硫黄酸化物を触媒および酸素の共存下で酸化し、最終的に硫酸として回収する排煙脱硫方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような排煙脱硫方法を適用した排煙脱硫装置に用いられる触媒として、例えば、活性炭にフッ素樹脂を混合、担持した活性炭触媒が高い脱硫性能を有することが知られている（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。これは、排ガス、例えば石炭燃焼排ガス等では長時間にわたって安定な性能を示す。また、その他にも活性炭として活性炭素繊維を用いた触媒が知られている。
【０００３】
このような触媒を排煙脱硫装置に適用する構成として、触媒によってハニカム触媒構造体を形成し、排ガスが導入される反応塔の内部に配設することが行われている（例えば特許文献４〜６参照）。
また、特許文献６には、触媒と繊維シート補強材とを接合一体化して成る脱硫触媒シートを用い、平板状の脱硫触媒シートと波状に加工された脱硫触媒シートを交互に積層して、若しくは両シートを接着した触媒流路シートを積層したハニカム触媒構造体が開示されている。
脱硫触媒シートは、例えば、活性炭粉末、弗素樹脂粒子および液状潤滑剤から得られた混練物（脱硫触媒）を、弗素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデンまたはポリ塩化ビニル等の合成高分子材料による不織布等による繊維シート補強材の上に塗布または塗布後圧延することによって形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３０１２９号公報
【特許文献２】特開平１０−３１４５８６号公報
【特許文献３】特開平１１−２９０６８８号公報
【特許文献４】特開２０００−２２５３４１号公報
【特許文献５】特開２００２−３５５９３号公報
【特許文献６】特開２００４−１８１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、活性炭を基材とする触媒は大きな強度を得難く、このため、前記のような従来構成の脱硫触媒シート、あるいは活性炭素繊維をベースとした触媒基材と強度補強材を貼り合わせて接合させた脱硫触媒シートを用いて形成されたハニカム触媒構造体では、長期の使用における耐久性の向上が懸案となっている。さらに、活性炭、活性炭素繊維などの触媒機能を有する素材をベースとした触媒基材のみのシートにおいても、耐久性の向上が問題となっている。特に、繊維シート補強材の上に塗布または塗布後圧延したものや、貼り合わせて接合させた脱硫触媒シートを加工したハニカム触媒構造体の排ガス導入側では、脱硫触媒シートの端面に触媒と繊維シート補強材の接合部境界が露出しているため、ここに排ガス中に含まれる塵灰が衝突して、触媒の破損や剥離を引き起こし、耐久性の低下の大きな要因となる。触媒の破損や剥離を防ぐために強度向上を図ると触媒活性が低下し、また生成された硫酸の触媒からの離脱・液切れが悪くなり（硫酸副生型触媒では生成された硫酸を触媒から速やかに離脱させることが重要である）、脱硫性能が低下する。
【０００６】
さらに、ハニカム触媒構造体は、排煙脱硫装置の脱硫塔の内部に下面で支持部に支持されて配設されるが、支持部は排ガスの流通を阻害することのないように極力小さく少数設けられる。このため、ハニカム触媒構造体の狭い被支持部に当該ハニカム触媒構造体の全重量が作用することとなり、この被支持部が潰れて破損し易く、これも耐久性の低下を招く。
【０００７】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、触媒構造体の被支持部の強度を向上させることができて、耐久性を向上させることができる排煙脱硫装置の触媒構造体、触媒ユニットおよび触媒構造体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を達成するために、請求項１に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記流路空間の開口する少なくとも一方の端面および該端面から所定深さまで、前記脱硫触媒シートの表面および／または内部が樹脂によって固化されているとともに、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体は、請求項２に記載の発明において、前記脱硫触媒シートを固化する樹脂が、撥水性を有する樹脂であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、前記触媒構造体の外面と前記触媒ケースの内面との間に、隙間を埋める充填シート材が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットは、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、この触媒ケースの下面の端部には、下側に配置される触媒ケースに収容された触媒構造体の上端部に当接または食い込む凸条が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、請求項６に記載の発明において、積層する脱硫触媒シートが波状触媒シートと平板状触媒シートとからなり、被支持部の上方領域の接合は、波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、請求項６に記載の発明において、積層する脱硫触媒シートが波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合させて成る触媒流路シートからなり、被支持部の上方領域の接合は、触媒流路シートの波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、この触媒流路シートに他の触媒流路シートの平板状脱硫触媒シートを重ねて、接合することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法は、排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合し、一体的なブロック状に形成し、
次いで、前記流路空間の開口する端部を液状の樹脂を入れた浸漬槽に浸漬した後、上側から前記流路空間にブローを行うかまたは下側から前記流路空間のガス吸引を行い開口部の閉塞を防ぎつつ、前記脱硫触媒シートの端面および該端面から所定深さまで、表面および／または内部を樹脂によって固化することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体ならびに請求項６〜請求項８に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法によれば、支持部によって支持される被支持部の上方領域で脱硫触媒シートが接合されているので、触媒構造体の被支持部の強度が向上する。これにより、応力集中によっても破損し難くなり、耐久性が向上する。支持部によって支持される被支持部の上方領域は、支持部によって塞がれるために触媒作用には寄与しない領域であるので、接着によっても触媒面積が減少することはなく、脱硫性能の低下を招かない。したがって、接着を強固にできるので、接着面積が小さくても高強度ブロックにできる。また、接合領域が狭く限定されているので、全域で接着する場合に比較して作業は容易であり、低コストで製造できる。触媒の被支持部は、支持部と接触し、触媒重量を支持・固定する部分であって、触媒の下面であっても、切り込みのある脱硫触媒シートでは切り込み部分であってもよい。
【００１８】
請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体および請求項９に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法によればそれぞれ、請求項１および請求項６の利点のほかに、さらに流路空間の開口する端部（端面および該端面から所定深さまで）の脱硫触媒シートの表面および／または内部（内側）が、樹脂による固化によって補強されているので、流路空間の開口する端部の剛性が向上し、耐久性が向上すると共に、取り扱いも容易となる。脱硫触媒シートの端部が樹脂によって覆われて露出しないので、排ガスに含まれる塵灰や、スプレーされた工業用水や循環液の液滴が衝突しても脱硫触媒が破損し難く、耐久性が向上する。また、脱硫触媒シートの表面および／または内部を樹脂によって固化するという簡単な構成なため、低コストで製造できる。なお、触媒の表面だけでなく、触媒内部も固化することが発現強度、強度劣化に対して好ましい。触媒表面だけの固化では、樹脂の強度劣化が一部でも発生すると触媒成分が露出し、急激な強度低下を起こす。
【００１９】
請求項３に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体によれば、撥水性を有する樹脂を用いているので、液膜の形成を低減でき、脱硫性能の低下を防止できる。
【００２０】
請求項４に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットによれば、充填シート材が触媒構造体の外面と触媒ケースの内面との間に隙間を埋めて設けられているので、触媒構造体が触媒ケース内で安定し、移動・振動による触媒構造体の変形や破損がなく、耐久性が向上する。また、触媒構造体の外面と触媒ケースの内面との間を通って未処理の排ガスが漏洩することを防ぎ、脱硫性能を向上できる。
【００２１】
請求項５に記載の排煙脱硫装置の触媒ユニットによれば、触媒ユニットを上下に重ねた際に、上側の触媒ケースの凸条の下面が、下側の触媒ケースに収容した触媒構造体の上端部の端部に当接または食い込み、密着するので、シール状態となる。このため、触媒ユニットを重ねた際に、触媒ユニットどうしの境目から排ガスが外部に漏洩するのを防止できるとともに、触媒ケースの内面と触媒構造体との接触部における排ガスの漏洩を防止でき、脱硫性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係るハニカム触媒構造体を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】脱硫触媒シートの部分拡大断面図である。
【図３】触媒流路シートの部分拡大断面図である。
【図４】ハニカム触媒構造体のハニカム構造を示す図である。
【図５】図４とは異なる他のハニカム構造を示す図である。
【図６】ハニカム触媒構造体に樹脂補強部を形成する工程を説明する図である。
【図７】触媒ユニットを示す図であって、（ａ）は触媒ケースの斜視図、（ｂ）は分解組立図、（ｃ）は斜視図である。
【図８】触媒ユニットの縦断面図である。
【図９】触媒ユニットを重ね合わせた状態の縦断面図である。
【図１０】触媒ユニットの脱硫塔内への設置状態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るハニカム触媒構造体を示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）のＡ矢視図である。
【００２４】
ハニカム触媒構造体（触媒構造体）１０は、脱硫触媒シート２０（２０Ａ，２０Ｂ）をハニカム状に積層して略直方体状に形成されている。このハニカム触媒構造体１０は、図７に示すように、触媒ケース３１に複数（図では３個）収容されて、触媒ユニット３０を形成する。そして、触媒ユニット３０は、図１０に示すように、排煙脱硫装置の脱硫塔４０の内部に配設される。触媒ユニット３０の構成および脱硫塔４０への設置構造については後に詳述する。
【００２５】
ハニカム触媒構造体１０を構成する脱硫触媒シート２０は、図２に示すように、活性炭系の脱硫触媒２１と、耐酸性を有するポリプロピレン等の合成樹脂製の不織布からなる繊維シート補強材２２とを接合一体化して形成されている。
【００２６】
このような脱硫触媒シート２０によって図３に示すような触媒流路シート１１が形成され、ハニカム触媒構造体１０はこの触媒流路シート１１を積層して接合することで構築されている。
すなわち、触媒流路シート１１は、表裏に三角形状に突出する三角波状いわゆるコルゲート形状に加工された波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と、平板状の平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とを、繊維シート補強材２２の側を対向させて、繊維シート補強材２２の接触部同士を溶着して一体化することにより形成されている。このような触媒流路シート１１を積層することで、図４に示すように、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とが交互に配置されて、脱硫触媒シート２０に囲まれた断面形状が略三角形で一方方向（図１（ａ）、（ｃ）における上下方向）に延びる流路空間１２が前後左右に多数並列に形成されたいわゆるハニカムを構成している。なお、脱硫触媒シート２０を積層してハニカム構造とする構成はこれに限るものではなく、例えば、コルゲート形状ではなく、四角や六角の形状でも良く、また、波状脱硫触媒シート２０Ｂと平板脱硫触媒シート２０Ａの接合は樹脂等の接着剤等による接着でも良い。また、図５に示すように、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）のみを積層して構成しても良い。さらには、波状脱硫触媒シート２０Ｂ（２０）と、平板状の平板状脱硫触媒シート２０Ａ（２０）とを、一体化せずに用いるようにしてもよい。
【００２７】
ハニカム触媒構造体１０の流路空間１２は、図１（ａ）、（ｃ）における上面側と下面側に開口している。流路空間１２に排ガスを通すことで、排ガス中に含まれる亜硫酸ガス等の硫黄酸化物を脱硫触媒シート２０の脱硫触媒２１が接触硫酸化反応によって硫酸として除去する。この例では、排ガスは、図１（ａ）、（ｃ）における上側から供給されて下側に向けて流される。なお、排ガスが下側から上側に向けて流れる場合にも、本発明は適用できる。
【００２８】
ハニカム触媒構造体１０は、図７に示すように、触媒ケース３１に収容された際に、端支持部３１Ｃと支持桟３１Ｄによって支持されている。
すなわち、触媒ケース３１は、図７（ａ）および図８に示すように、前後左右の側板３１Ａ，３１Ｂで所定深さの枠状に形成され、各側板３１Ａ，３１Ｂの下端部には内側に張り出した端支持部３１Ｃ（３１Ｃａ、３１Ｃｂ）を備えると共に、対向する側板３１Ａ，３１Ｂの下端の中央部に架設された支持桟３１Ｄ（縦桟３１Ｄａ，横桟３１Ｄｂ）を備えている。そして、端支持部（ケース長手方向端支持部）３１Ｃａでハニカム触媒構造体１０の下面の端部を支持し、支持桟（縦桟）３１Ｄａで下面の中央部を支持するようになっている（図１（ｃ）参照）。触媒流路シート１１は、これらの端支持部３１Ｃａおよび支持桟３１Ｄａと対応する領域で接合されている。つまり、図１（ｂ）および（ｃ）中にハッチングを付して示すように、端支持部（支持部）３１Ｃａで支持される面のうち、ハニカム触媒構造体１０の幅方向（短辺方向）に沿う面の上方の直方体状の領域Ｓと、支持桟（支持部）３１Ｄａで支持される面の上方の直方体状の領域Ｃで接合されている。接合部は、図１（ｃ）の領域Ｃ，Ｓにおいて、支持桟３１Ｄａ、端支持部３１Ｃａに接している幅長さ以内、あるいは左右にそれぞれ３ヶ所以内（３ヶ所を超えると強度上効果なし。）であり、図４に示す触媒流路シート１１相互の接触部（図５では波状脱硫触媒シート２０Ｂ相互の接触部）となる。
【００２９】
なお、図７に示すように、端支持部（ケース短手方向端支持部）３１Ｃｂを設けて、ケースの強度、ハニカム触媒構造体の支持・固定をより確実なものにすることもできる。
また、縦桟３１Ｄａ、横桟３１Ｄｂは、図７に示すように各１本ではなく、２本以上設けても良い。この桟の形状は、丸棒、角棒等でも良く、形状を制約されないが、触媒構造体と接触する部分は５〜３０ｍｍ程度が好ましい。５ｍｍ以下では応力が集中し、３０ｍｍ以上ではガス流れを阻害する部分が大きくなって好ましくない。
図７においては、触媒ケース３１の長手方向両端に位置するハニカム触媒構造体１０は、端支持部３１Ｃｂによって一方の長辺に沿った部位も支持され、また中央に位置するハニカム触媒構造体１０は短辺の中央を横切って位置する横桟３１Ｄｂによっても支持されるが、本構成例ではこれらの端支持部３１Ｃｂ、横桟３１Ｄｂによる触媒流路シートの被支持部は接合されておらず、触媒ケース３１への収容位置に拘わらず共通となる被支持部のみで接合されている。
【００３０】
触媒流路シート１１の接合は、エポキシ系樹脂等の接着剤等による接着、または溶着の何れでも良いが、接着の場合には撥水性と耐酸性を有する樹脂接着剤を用いることが好ましく、そうすることで接合部に硫酸液が溜まることによる脱硫性能の低下を防ぐことができる。図４中のＸで示す部位（すなわち、接着領域Ｃ（Ｓ））は、下側の触媒流路シート１１の波状脱硫触媒シート２０Ｂの頂部と、上側の触媒流路シート１１の平板状脱硫触媒シート２０Ａとをエポキシ系樹脂等の接着剤で接着した例である。触媒流路シート１１の波状脱硫触媒シート２０Ｂの露出している側（平板状脱硫触媒シート２０Ａと反対側）の頂部に、ローラー等により接着剤を塗布し、この波状脱硫触媒シート２０Ｂに、触媒流路シート１１の平板状脱硫触媒シート２０Ａを重ねて、接合することができる。
【００３１】
このように、触媒流路シート１１を触媒ケース３１の端支持部（支持部）３１Ｃａと縦桟（支持部）３１Ｄａと対応する領域で接着して積層することにより、応力が集中する被支持部の強度が高まり、潰れ難くなり、耐久性が向上する。全域で接着すれば強度はより高まるが、そうすると接着面積が広くなって接着作業に手間が掛かるとともに、触媒が不活性となる接着面積の増加によって脱硫性能が低下する。この構成ではそのような不具合を生ずることなく、必要な部位のみの強度を向上できる。また、端支持部３１Ｃａと対応する接着領域Ｓは、ハニカム触媒構造体１０の両側部となるので、全体の強度も向上し、破損し難くなり、また取り扱いが容易となる。なお、接着領域Ｓ，Ｃは、下側に端支持部３１Ｃａまたは支持桟３１Ｄａが位置するために、流路空間１２に排ガスが流れない領域であるので、接着剤によって脱硫触媒シート２０の表面が覆われても本来の触媒反応面積を減少させることはない。
【００３２】
なお、本実施の形態では、縦桟３１Ｄａと対応する接着領域Ｃを設けたが、これを省略して、ハニカム触媒構造体１０の両側端部となる端支持部３１Ｃａと対応する接着領域Ｓのみを設けるようにしてもよい。
【００３３】
また、ハニカム触媒構造体１０には、流路空間１２が開口する上下の両端部にそれぞれ、樹脂補強部１３が設けられている。この樹脂補強部１３は、当該ハニカム触媒構造体１０を構成する脱硫触媒シート２０の表面および／または内部を、樹脂によって開口端面から所定の深さまで固化されて形成されている。
脱硫触媒シート２０の表面および／または内部（内側）を固化する樹脂としては、撥水性の樹脂（例えば、フッ素系樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリプロピレン樹脂，エポキシ樹脂等の樹脂またはこれらを混合したもの）を用いるか、または一般的な樹脂を用いて固化させ、その表面にさらに撥水性のコーティングを施したものが好ましい。特に高い撥水性を有するフッ素系樹脂が好ましいが、価格面等を考慮すると、その他の樹脂で固化させて、樹脂表面のみをフッ素系樹脂加工するのが最適である。このようにすると、端部を補強するだけでなく、端部に形成される液膜を低減できる。これによって脱硫性能の低下を防止できるとともに、ガスの通過圧損を低減できる。
【００３４】
樹脂補強部１３の形成（脱硫触媒シート２０の表面への樹脂皮膜の形成）は、図６（ａ）に示すように、液状の樹脂４１を入れた浸漬槽４０に、ハニカム触媒構造体１０の流路空間１２が開口する一方の端部を所定量浸漬した後、引き上げ、その後上側から流路空間１２にエアブローを行って、樹脂液膜による流路空間１２の開口部の閉塞を防ぎつつ、固化させることにより、行うことができる。その後、ハニカム触媒構造体１０を反転させて、図６（ｂ）に示すように、他方の端部にも同様にして樹脂補強部１３を形成すれば良い。なお、エアブローの代わりに、下側から流路空間１２をガス吸引して、樹脂液膜による流路空間１２の開口部の閉塞を防止するようにしてもよい。
【００３５】
ここで、浸漬槽をオーバーフロー・タイプの槽とし、その槽の高さを樹脂補強したい端面からの深さ（Ｕ，Ｖ）とし、触媒を浸漬したときの液状の樹脂がオーバーフローする形で樹脂補強部の形成を行えば、所定の長さを安定的にかつ確実に補強できる。
オーバーフローした液状の樹脂を集めて、浸漬槽に戻せば連続的に補強作業ができる。
【００３６】
なお、その他の方法として、積層前の単体の脱硫触媒シート２０または触媒流路シート１１の端部に予め所定幅で樹脂皮膜を形成しておき、それを積層してハニカム触媒構造体１０を構築しても良い。
【００３７】
樹脂補強部１３の形成範囲は、あまり大きくすると触媒面積が減少して脱硫性能が低下するため、必要最小限とする。例えば、厚さ０．６ｍｍの脱硫触媒シート２０を用いて形成した厚さ５．２ｍｍの触媒流路シート１１を４３段積層し、図１（ａ）中に示すように、長さＬが３６０ｍｍ、幅Ｗが２２３ｍｍ、高さＨが４３０ｍｍの大きさに形成したハニカム触媒構造体１０で、ガスが下向流である場合、排ガスの流入側である上側の端面側の深さＵは、３〜４０ｍｍ程度が好ましく、さらには５〜２５ｍｍ程度がより好ましく、排出側かつ被支持部である下側の端面側の深さＶは、２〜３０ｍｍ程度が好ましく、さらには３〜２０ｍｍ程度がより好ましい。ガスの流入側の端面側は、入口部のガス渦の発生により入口端部から流路内に１０〜１５ｍｍ深さに磨耗、変形がおきていることから、触媒の端面だけでなく、深さ方向にも固化による強度補強が必要であることがわかった。そのため、上記のようなＵ，Ｖの長さが必要である。
【００３８】
このように流路空間１２が開口する端部に樹脂補強部１３が形成されたハニカム触媒構造体１０は、端部の剛性が向上し、破損し難くなって、輸送時や脱硫塔への装着時の取り扱いが容易となる。このため、例えば、開口比が０．５以上の大きなものも形成可能となる。また、脱硫触媒シート２０の端部の表面および／または内部が樹脂に覆われて、脱硫触媒２１と繊維シート補強材２２との接合境界が露出しないため、排ガスに含まれる塵灰が衝突しても、脱硫触媒２１の破損や繊維シート補強材２２からの剥離を防ぐことができ、良好な耐久性が得られる。特に触媒内部を固化することが好適である。
【００３９】
なお、本実施の形態では、流路空間１２が開口する両端部にそれぞれ、樹脂補強部１３を形成するようにしたが、入口側または出口側の一方側に樹脂補強部１３を形成するようにしてもよい。
【００４０】
次に、このように構成されたハニカム触媒構造体１０を触媒ケース３１に収容して成る触媒ユニット３０について説明する。
前述のように、ハニカム触媒構造体１０は、図７（ａ）に示す触媒ケース３１に、図７（ｂ）に示すように収容されて触媒ユニット３０を形成する。
ハニカム触媒構造体１０は、触媒ケース３１に３個並列に収容され、中央のハニカム触媒構造体１０と両端のハニカム触媒構造体１０の間には各一枚、両端のハニカム触媒構造体１０と触媒ケース３１の側板３１Ｂの間には適宜の枚数、それぞれ充填シート材、充填圧力調整材としての仕切り板３２が挟み込まれている。また、長手方向の側板３１Ａとハニカム触媒構造体１０との間には、充填シート材、充填圧力調整材としてのシール板３３が挟み込まれている。
【００４１】
仕切り板３２とシール板３３は、ハニカム触媒構造体１０と触媒ケース３１の内面との隙間を埋めてハニカム触媒構造体１０の収容状態を安定させ、これにより振動や移動によるハニカム触媒構造体１０の変形や破損を防ぐ。また、排ガスの漏洩を防ぐ。例えば、触媒ケース３１を射出成形で樹脂によって一体成形する場合には、上部が広がる方向に抜き勾配を付す必要があり、このため側板３１Ａ，３１Ｂの内面とハニカム触媒構造体１０の側面との間に楔状の隙間が必然的に生ずるが、この隙間を仕切り板３２やシール板３３で塞ぐことで、ハニカム触媒構造体１０の可動空間を無くすと共に、ハニカム触媒構造体１０の充填圧力を調整し、構造体間、構造体と仕切り板３２間、構造体と側板３１Ａ，３１Ｂ間での排ガスの漏洩を防ぐことができる。なお、長手方向のシール板３３は、図８中のＹ部に示すように、その上端を所定幅で屈曲させたＬ字状とすれば、より一層のシール作用が得られる。
【００４２】
触媒構造体１０を触媒ケース３１に充填する場合、シール板３３は、構造体１０を充填した後に挿入することができるが、構造体１０を充填する時に同時に挿入することが好ましい。構造体１０の充填圧力を調整する場合、構造体１０と触媒ケース３１内面との間にシール板３３を挿入すると、構造体１０を破損することがある。したがって、適度なシール板３３を同時に挿入しておき、構造体１０と触媒ケース３１内面との間にさらに充填シート材を挿入することで、構造体１０を破損せずに適する圧力で構造体１０をケース３１に充填できる。
【００４３】
このように触媒ケース３１にハニカム触媒構造体１０を収容して成る触媒ユニット３０は、図１０に示すように、排煙脱硫装置の脱硫塔５０の内部に、水平方向にはその内部全域を隈なく埋めるように前後左右に複数、且つ上下方向に複数段重ねて配設される。
触媒ケース３１には、図８に示すように、端支持部３１Ｃａ、３１Ｃｂの下面に、下方に突出する凸条３１Ｅが設けられている。凸条３１Ｅは、触媒ケース３１の外周に沿って全周を廻るように設けられている。凸条３１Ｅは、触媒ユニット３０（触媒ケース３１）を重ねた際に、図９に示すように、上側の触媒ケース３１の凸条３１Ｅが下側の触媒ケース３１の上部開口の外周部（側板３１Ａ，３１Ｂの直ぐ内側）に位置し、そして凸条３１Ｅの下面が触媒ケース３１内のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に干渉し、上端部に若干食い込むように設定されている。このように凸条３１Ｅを備えることにより、凸条３１Ｅが下側のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に食い込んでシール状態を作る。したがって、触媒ユニットを重ねた際に、触媒ケース３１どうしの上下の境目から排ガスが外部に漏洩するのを防止できるとともに、触媒ケース３１の内面と触媒構造体１０との間から排ガスの漏洩を防止でき、脱硫性能を向上できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、触媒ケース３１の凸条３１Ｅの下面が下側の触媒ユニット３０のハニカム触媒構造体１０の上端部の端部に若干食い込むようにしたが、当接する状態にしてもよい。また、凸条３１Ｅは全周に隈なく設ける必要は必ずしもなく、一部を欠落させたり、両側部だけにしたりするなど適宜変更可能である。
【００４５】
さらに、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で適宜変更可能なものである。例えば、前述の実施の形態では、接合領域Ｃ，Ｓおよび樹脂補強部１３を設けたが、いずれか一方を設けるようにしてもよい。
また、触媒流路シートを作らず、平板状脱硫触媒シートと波状脱硫シートとを積層し、接着領域Ｓ，Ｃおよび／または樹脂補強部１３を設けて相互に接合し、ブロック化するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０ ハニカム触媒構造体（触媒構造体）
１１ 触媒流路シート（脱硫触媒シート）
１２ 流路空間
１３ 樹脂補強部
２０（２０Ａ，２０Ｂ） 脱硫触媒シート
３０ 触媒ユニット
３１ 触媒ケース
３１Ｃａ 端支持部（支持部）
３１Ｄａ 支持桟（支持部）
３１Ｅ 凸条
３２ 仕切り板（充填シート材）
３３ シール板（充填シート材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項２】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記流路空間の開口する少なくとも一方の端面および該端面から所定深さまで、前記脱硫触媒シートの表面および／または内部が樹脂によって固化されているとともに、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項３】
前記脱硫触媒シートを固化する樹脂が、撥水性を有する樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、前記触媒構造体の外面と前記触媒ケースの内面との間に、隙間を埋める充填シート材が設けられていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、この触媒ケースの下面の端部には、下側に配置される触媒ケースに収容された触媒構造体の上端部に当接または食い込む凸条が形成されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒ユニット。
【請求項６】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合することを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項７】
積層する脱硫触媒シートが波状触媒シートと平板状触媒シートとからなり、被支持部の上方領域の接合は、波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合することを特徴とする請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項８】
積層する脱硫触媒シートが波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合させて成る触媒流路シートからなり、被支持部の上方領域の接合は、触媒流路シートの波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、この触媒流路シートに他の触媒流路シートの平板状脱硫触媒シートを重ねて、接合することを特徴とする請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項９】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合し、一体的なブロック状に形成し、
次いで、前記流路空間の開口する端部を液状の樹脂を入れた浸漬槽に浸漬した後、上側から前記流路空間にブローを行うかまたは下側から前記流路空間のガス吸引を行い開口部の閉塞を防ぎつつ、前記脱硫触媒シートの端面および該端面から所定深さまで、表面および／または内部を樹脂によって固化することを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項１】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項２】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に用いられる触媒構造体であって、活性炭系の脱硫触媒シートが接合されて積層されて多数の流路空間を備えた一体的なブロック状に形成され、支持部に支持されて設置される触媒構造体において、
前記流路空間の開口する少なくとも一方の端面および該端面から所定深さまで、前記脱硫触媒シートの表面および／または内部が樹脂によって固化されているとともに、
前記積層された脱硫触媒シートが、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項３】
前記脱硫触媒シートを固化する樹脂が、撥水性を有する樹脂であることを特徴とする請求項２に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、前記触媒構造体の外面と前記触媒ケースの内面との間に、隙間を埋める充填シート材が設けられていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒ユニット。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の触媒構造体が、触媒ケースに収容され、この触媒ケースの下面の端部には、下側に配置される触媒ケースに収容された触媒構造体の上端部に当接または食い込む凸条が形成されていることを特徴とする排煙脱硫装置の触媒ユニット。
【請求項６】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合することを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項７】
積層する脱硫触媒シートが波状触媒シートと平板状触媒シートとからなり、被支持部の上方領域の接合は、波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合することを特徴とする請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項８】
積層する脱硫触媒シートが波状脱硫触媒シートと平板状脱硫触媒シートとを接合させて成る触媒流路シートからなり、被支持部の上方領域の接合は、触媒流路シートの波状脱硫触媒シートの被支持部の上方領域の山頂部に接着剤を塗布して、この触媒流路シートに他の触媒流路シートの平板状脱硫触媒シートを重ねて、接合することを特徴とする請求項６に記載の排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【請求項９】
排ガス中の硫黄酸化物を硫酸として回収する排煙脱硫装置に、支持部に支持されて設置される触媒構造体を製造する方法であって、活性炭系の脱硫触媒シートを接合して積層して多数の流路空間を備えた一体的なブロック状の触媒構造体を製造する方法において、
前記積層する脱硫触媒シートを、少なくとも両側端部の前記支持部によって支持される被支持部の上方領域で接合し、一体的なブロック状に形成し、
次いで、前記流路空間の開口する端部を液状の樹脂を入れた浸漬槽に浸漬した後、上側から前記流路空間にブローを行うかまたは下側から前記流路空間のガス吸引を行い開口部の閉塞を防ぎつつ、前記脱硫触媒シートの端面および該端面から所定深さまで、表面および／または内部を樹脂によって固化することを特徴とする排煙脱硫装置の触媒構造体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２０１２２（Ｐ２０１１−２０１２２Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４５０４８（Ｐ２０１０−２４５０４８）
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【分割の表示】特願２００５−１９３５４１（Ｐ２００５−１９３５４１）の分割
【原出願日】平成１７年７月１日（２００５．７．１）
【出願人】（０００００３２８５）千代田化工建設株式会社 (162)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１日（２０１０．１１．１）
【分割の表示】特願２００５−１９３５４１（Ｐ２００５−１９３５４１）の分割
【原出願日】平成１７年７月１日（２００５．７．１）
【出願人】（０００００３２８５）千代田化工建設株式会社 (162)
【出願人】（０００２４２６４４）北陸電力株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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