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触媒毒について

触媒劣化の中で最も多く見られるものとして触媒毒が挙げられます。触媒自体の設計に問題はなくても使用中に徐々に、または、急激に性能低下が起こります。この原因を調査すると触媒毒に起因することが多く、触媒寿命を決定する重要な要因となっています。触媒毒は触媒と作用してその性能を低下させる物質で、下記に種々の触媒毒および触媒性能に影響を与える物質(広義の触媒毒)とその対策について述べます。

触媒毒の種類劣化の機構毒性対策
錆・ゴミ・ホコリ・カーボン
その他の固体物質
触媒表面を物理的に被覆
(一時被毒)
水洗
触媒上流側にフィルターを設け除去
ミスト(タール・ヤニ)
その他の液状物質
触媒表面を物理的に被覆
(一時被毒)
触媒上流側にデミスターを設け除去
触媒出口温度550℃以下で空焼を実施
有機シリコーン化合物
有機リンおよびリン化合物
有機金属化合物、金属蒸気
(水銀・鉛・錫・亜鉛など)
活性金属に化学的に作用
(永久被毒)
前処理剤の設置
耐被毒触媒の適用
当社触媒洗浄再生による再活性化
ハロゲン類
(フッ素・塩素・臭素・ヨウ素)

硫黄および硫黄化合物 
当該物質が無くなれば回復
(希薄かつ短期間の場合)

担体の構造を破壊する
(濃厚の場合)



触媒入口温度を通常より高くする
耐ハロゲン触媒の適用

触媒交換が必要
耐硫黄触媒の適用
水蒸気 飽和湿度程度では影響無し
数十%濃度は熱劣化と類似
触媒交換が必要
耐硫黄触媒の適用

錆・ゴミ・ホコリ・その他固体物質

物質の形状、性状により異なりますが、一般的に触媒性能に対する影響は小さいものの、含有量が多くなると、触媒表面に付着して圧損を増大させる原因となります。
対策としては、触媒上流側にフィルター等を設置し、触媒への飛散量を低減して下さい。また、付着したものは水洗い等により除去して下さい。なお、排ガス中のダスト量は5mg/Nm3以下に抑えてください。

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ミスト(タール・ヤニ)・その他液状物質

塗装や乾燥工程などで発生するタール状物質の生成源は塗料由来のものが多く、これらの物質は発生時には気体であるものの、乾燥炉から触媒に到達する間に冷却されることによりミストあるいは固形状になっています。触媒反応温度が低い場合は、その一部が触媒上で酸化燃焼せず、炭素系物質が触媒表面上に生成、被覆して性能を低下させてしまいます。
このような場合は、一般的に500℃程度に加熱(空焼、フラッシング)して付着した炭素系物質を燃焼させ、触媒性能の回復を図って下さい。

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有機シリコーン・有機リン・有機金属化合物

有機シリコーンや有機リン、有機金属化合物はこれらが加熱、気化されて触媒に到達すると触媒上の活性金属(白金、パラジウム、等)と選択的に結合し活性金属上で不揮発性の酸化物を形成し、触媒性能の低下を招きます。処理ガス中の触媒毒濃度は極低濃度(ppbオーダー)でも影響が発現します。

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有機シリコーンや有機リン、有機金属化合物による触媒被毒対策として以下の対策があります。

  •   前処理剤: 触媒上流側で触媒毒を分解、捕捉し無害化します。
  •   耐被毒触媒: 触媒自身に耐被毒性を持たせた触媒で、より長寿命化が期待できます。
  •   触媒洗浄再生: 触媒毒により性能低下した触媒の性能を回復させる弊社独自の洗浄方法です。

ハロゲン類

ハロゲン化合物は無機、有機化合物に関わらず、ppm程度濃度共存下でも触媒性能を低下させます。
触媒毒の蓄積性は無く、劣化機構としましてはハロゲン類の一時的な吸着作用に起因するものと考えられます。一般的には排ガス中にハロゲン化合物が存在しなくなれば、ほとんどの触媒性能は回復します。
当社では担体成分を改良することによりハロゲン共存下の炭化水素分解性能を向上させた耐ハロゲン触媒をラインナップしています。

硫黄・硫黄化合物

通常の酸化触媒(Pt/Al2O3)では硫黄化合物は酸化されてSOxとなり担体を侵食し短期間で致命的なダメージを与えることが知られております。低濃度であれば反応温度昇温や触媒量の増加により対応可能であるものの、数百ppmのように高濃度の場合には担体に残留した硫黄は容易に除去できず、触媒成分の脱落を招くなどの永久的な被毒につながります。
当社では担体成分を改良することにより、硫黄耐久性能を向上させた耐硫黄触媒をラインナップしています。

 

触媒毒対策(触媒・前処理剤・洗浄再生)

当社では他社に先駆けて触媒毒の解明を行い、触媒毒を無害化する対策として前処理剤を開発し、前処理技術を確立致しました。また、前処理剤が効かない触媒毒(ハロゲン類、硫黄、硫黄化合物)や前処理剤が使えない条件下での対策として耐被毒触媒をラインナップしています。

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