[发明专利]大容量金属催化剂载体及利用其的催化转化器

说明书

技术领域

本发明涉及大容量金属催化剂载体及利用其的催化转化器，尤其涉及一种大容量金属催化剂载体及利用其的大容量催化转化器，把单位催化剂载体块变更成能够有效组装的形状，具有能够容易地组装多个单位催化剂载体块实现大型化的组装结构，使得能够应用于采用了多个大容量内燃机的大型船舶、成套设备或大容量食品处理装置等的要求大容量尾气处理的催化转化器。

背景技术

一般而言，汽车及船舶利用汽油及汽油等化石燃料，使得产生驱动所需的动力，在其结构特性上，由于燃料不完全燃烧造成发生诸如一氧化碳和氮氧化物等的有害于人体的尾气，所以，在汽油等燃料的燃烧室、空气与燃料混合的进气系统及排出尾气的排气系统等燃料不完全燃烧而造成发生有害成份的车身各部分配备多种装置，使得最大限度地抵制上述尾气的发生量。

因此，为去除尾气的有害成份，在使尾气排出到外部的汽车排气管之间，附着催化转化器进行使用。催化转化器使用使尾气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)氧化、转换成二氧化碳(CO2)及水(H2O)的氧化催化剂和分别使氮氧化物(NOx)还原为氮气(N2)的还原催化剂等，为满足反应所需的诸如温度及尾气滞留时间等的条件，在加大催化转化器的有效面积的同时，在外壳内加装使颗粒状的催化剂附着于其表面的催化剂载体。

另一方面，催化剂载体采用其结构由四角形或六角形巢室等构成的蜂巢(honey comb)结构，涂布了使尾气的有害成份引起氧化及还原反应的催化剂。

因此，经由排气管流入外壳内部的尾气与催化剂载体上涂布的催化剂进行催化反应，进入排出口。

韩国注册专利第527970号中公开了蜂巢(honey comb)结构的催化剂载体的一个示例，参照图1及图2对此进行说明。

催化剂载体(1a,1b)构成形成图1所示的四角形巢室结构或图2所示的六角形巢室结构的巢室(4a,4b)，各巢室(4a,4b)形成各个贯通部(3a,3b)。在巢室(4a,4b)与巢室通道隔壁(2a,2b)之间，涂布有包含贵金属的催化剂涂布层(例：氧化铝(Al2O3)等)。这种催化剂载体(1a,1b)借助于涂布层上涂布的催化剂，可以执行尾气的氧化或还原反应，发挥应有功能。

这种汽车用催化剂载体的目的在于，巢室结构以圆形结构的陶瓷一体型巢室结构形成，在使涂布层分布度均匀的同时，还减小巢室行间的垂直高度，使巢室密度增加，从而充分确保催化剂载体与尾气间的接触反应条件，提高催化转化器的整体尾气净化效率。

但是，这种汽车用催化剂载体是根据挤出成型工序，把陶瓷原料供应给挤出机，在模具中挤出，转换成具有蜂巢形状的剖面的连续体，因此，存在的问题是在使用多个大型发动机的大型船舶或成套设备等的需要大容量催化剂反应器的地方难以应用。

另外，如同柴油发动机用DPF(Diesel Particulate Filter)一样，使用高硬度材料，例如挤出SiC成型的降低柴油黑烟装置，存在挤出模具的寿命短、价格昂贵、需要根据量产产品种类保有多个模具的困难。

再者，韩国注册专利第527970号中公开的催化剂载体的结构与巢室结构无关，外部支撑体具有圆桶形的形状，当大容量堆积时无法容易地实现相互组装。

如上所述，以往为了制作这种大容量的催化剂载体，层叠多个由陶瓷结构构成的圆桶状的单位催化剂载体块，试图实现大容量化，但是存在制作困难的问题。

另一方面，就催化剂载体由金属构成的情形而言，一般直径在30㎝以下的情形容易制作，但制作比其更大型的，则存在困难。

特别是国际海事机构(International Maritime Organization:IMO)于1973年采纳了作为防止船舶造成海洋污染的国际公约——防止船舶污染国际公约(the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships:MARPOL)。其中，自2011年起生效的附则Ⅱ(TierⅡ)提出船舶发动机排放氮氧化物限制，要求氮氧化物(NOx)相对于现行降低20%，自2016年起生效的附则Ⅲ(TierⅢ)要求降低80%。作为参考，国际海事机构(IMO)是为了在国际上统一船舶的航道、交通规则、港口设施等而设立的联合国专门机构。因此，在使用大型发动机的大型船舶行业中，对用于净化尾气中含有的氮氧化物等的大容量催化转化器的研究如火如荼。