催化剂载体、催化剂复合过滤元件及其制备方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种催化剂载体、催化剂复合过滤元件及其制备方法和装置，本发明专利技术纤维层通过纤维纸轴卷形成，与具有粘结性质的辅助载体共同配合形成自支撑，并且纤维纸拥有良好的过滤性能，并且高温稳定性好，价格便宜；此外，辅助载体一方面能够对主要载体起到固定作用，避免催化剂在使用过程中发送迁移或者破坏的现象，另一方面辅助载体同样能够负载活性组分，提高了负载活性组分的比例，进而提高了催化性能；进一步的，本发明专利技术的制备工艺简单，工艺成本和材料成本较低，同时拥有优异的过滤性能和催化性能。

Compound filter element of catalyst carrier and catalyst and its preparation method and device

The invention provides a catalyst carrier, a catalyst composite filter element and a preparation method and device thereof. The fiber layer of the invention is formed by a fiber paper roll, and forms self-supporting by cooperating with an auxiliary carrier with bonding property, and the fiber paper has good filtering performance, good high temperature stability and low price; moreover, the auxiliary carrier can be used for the main carrier on the one hand. On the other hand, the auxiliary carrier can also load the active component, increase the proportion of the active component, and thus improve the catalytic performance; furthermore, the preparation process of the invention is simple, the process cost and the material cost are low, and has excellent filtration performance and catalytic performance. \u3002

【技术实现步骤摘要】
催化剂载体、催化剂复合过滤元件及其制备方法和装置
本专利技术涉及高温气体一体化净化
，更具体的，涉及一种催化剂载体、催化剂复合过滤元件及其制备方法和装置。
技术介绍
在生物质气化、石油催化裂化、垃圾焚烧以及煤气化等众多领域中，各种工艺过程中的气体和排向大气环境的高温烟气普遍都含有粉尘颗粒和气态污染物，气态污染物主要包括NOx、SO2、VOCs等，根据环保要求，需要对气体中的污染物进行净化，例如在《火电厂大气污染物排放标准》中要求颗粒物排放浓度不高于30mg/m3，NOx不高于100mg/m3。目前，粉尘颗粒物主要是通过过滤元件进行过滤分离，过滤元件包括滤袋、金属过滤元件、陶瓷粉末过滤元件和陶瓷纤维过滤元件，均可对1um以上颗粒有效过滤，其中陶瓷粉末过滤元件和陶瓷纤维过滤元件拥有良好的热稳定性、化学稳定性以及抗热震性，得到了广泛应用。NOx脱除净化目前主要采用选择性催化还原技术(SCR)，在高温烟气中通入NH3，在200-450℃温度区间内利用催化剂使NOx和NH3发生氧化还原反应生成N2和H2O，净化效率较高，通常可达85％以上，催化剂一般为钒钛系催化剂，较为成熟，是工业脱硝领域的主要催化剂。传统的高温气体净化工艺中除尘与催化脱硝是在两个独立的操作单元中步进行的，存在工艺复杂、投资成本高、能耗高以及占地面积大等问题，故而实现除尘与脱硝一体化具有重大意义。催化复合过滤元件，即将脱硝催化剂负载到过滤上，形成具有脱NOx功能的过滤元件，从而能够将除尘与催化脱硝集为一体，实现操作单元多功能化，解决分步净化存在的问题，极具应用前景。当高温烟气在流经该元件时，粉尘颗粒物被截留在元件外表面，形成粉尘层，当压降达到一定值后通过脉冲反吹施加一个逆向气流将粉尘层脱落，然后重新形成粉尘层不断循环，烟气中的NOx则在流经元件内部孔道时，在催化剂的作用下与还原剂NH3发生反应，生成无毒、无污染的N2和H2O。目前工业应用的催化复合过滤元件存在压降大、催化性能不理想、寿命短以及价格昂贵等问题，主要归结于所用过滤元件不理想、催化剂负载工艺复杂、负载的催化剂易团聚等一系列问题。
技术实现思路
为了解决上述问题的至少一个，本专利技术提供一种催化剂载体、催化剂复合过滤元件及其制备方法和装置。本专利技术第一方面实施例提供一种催化剂载体复合过滤元件，包括：纤维纸，所述纤维纸通过轴卷形成若干层叠的纤维层；和位于任意两层所述纤维层之间的催化剂载体层；其中，所述催化剂载体层包括：颗粒状的主要载体，铺设在所述纤维层的表面，以及辅助载体，包覆在所述纤维纸内部的纤维表面同时容置于铺设所述主要载体形成的间隙中，所述辅助载体具有粘结性质。在某些实施例中，所述主要载体的粒径处于1-400um。在某些实施例中，所述主要载体的材料为TiO2、SiO2或者Al2O3。在某些实施例中，所述辅助载体的材料为硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。在某些实施例中，所述催化剂载体复合过滤元件进一步包括：位于最外层纤维层的外侧表面上的过滤膜层。本专利技术第二方面实施例提供一种催化剂复合过滤元件，包括：纤维纸，所述纤维纸通过轴卷形成若干层叠的纤维层；和位于任意两层所述纤维层之间的催化剂载体层；其中，所述催化剂载体层包括：颗粒状的主要载体，铺设在所述纤维层的表面，以及辅助载体，包覆在所述纤维纸内部的纤维表面同时容置于铺设所述主要载体形成的间隙中，所述辅助载体具有粘结性质；所述主要载体和所述辅助载体上均负载有催化剂的活性组分。在某些实施例中，所述主要载体的粒径处于1-400um。在某些实施例中，所述主要载体的材料为TiO2、SiO2或者Al2O3。在某些实施例中，所述辅助载体的材料为硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。在某些实施例中，所述催化剂载体复合过滤元件进一步包括：位于最外层纤维层的外侧表面上的过滤膜层。在某些实施例中，所述活性组分包括：V2O5、MoO3或WO3。本专利技术第三方面实施例提供一种催化剂载体复合过滤元件的制备方法，包括：将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上；其中所述辅助载体具有粘结性质；将铺设有主要载体和辅助载体的纤维纸沿长度方向轴卷，以使所述纤维纸形成若干层叠的纤维层；其中，位于任意两层所述纤维层之间的主要载体和辅助载体共同形成催化剂载体层；固化轴卷后的所述纤维层和所述催化剂载体层，形成所述催化剂载体复合过滤元件。在某些实施例中，在将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在所述纤维纸上之前，所述方法还包括：将辅助载体施加在纤维纸上，以润湿所述纤维纸。在某些实施例中，所述方法还包括：在最外层纤维层的外侧表面上形成过滤膜层。本专利技术第四方面实施例提供一种催化剂复合过滤元件的制备方法，包括：将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上；其中所述辅助载体具有粘结性质；将铺设有主要载体和辅助载体的纤维纸沿长度方向轴卷，以使所述纤维纸形成若干层叠的纤维层；其中，位于任意两层所述纤维层之间的主要载体和辅助载体共同形成催化剂载体层；固化轴卷后的所述纤维层和所述催化剂载体层；在所述催化剂载体层上负载催化剂活性组分；其中负载有催化剂活性组分的所述催化剂载体层和所述纤维层共同形成催化剂复合过滤元件。在某些实施例中，在将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上之前，所述方法还包括：将辅助载体施加在纤维纸上，以润湿所述纤维纸；在某些实施例中，所述方法还包括：在最外层纤维层的外侧表面上形成过滤膜层。本专利技术第五方面实施例提供一种催化载体元件的制备装置，包括：铺设组件，将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上；其中所述辅助载体具有粘结性质；轴卷组件，将铺设有主要载体和辅助载体的纤维纸沿长度方向轴卷，以使所述纤维纸形成若干层叠的纤维层；其中，位于任意两层所述纤维层之间的主要载体和辅助载体共同形成催化剂载体层；固化组件，固化轴卷后的所述纤维层和所述催化剂载体层，形成所述催化剂载体复合过滤元件。在某些实施例中，所述装置进一步包括：润湿组件，将辅助载体施加在纤维纸上，以润湿所述纤维纸。在某些实施例中，所述装置进一步包括：过滤膜层制备组件，在最外层纤维层的外侧表面上形成过滤膜层。在某些实施例中，所述铺设组件包括若干高压喷嘴，所述高压喷嘴的喷射压力范围为0.1-1MPa。本专利技术第六方面实施例提供一种催化剂复合过滤元件的制备装置包括：铺设组件，将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上；其中所述辅助载体具有粘结性质；轴卷组件，将铺设有主要载体和辅助载体的纤维纸沿长度方向轴卷，以使所述纤维纸形成若干层叠的纤维层；其中，位于任意两层所述纤维层之间的主要载体和辅助载体共同形成催化剂载体层；固化组件，固化轴卷后的所述纤维层和所述催化剂载体层；以及负载组件，在所述催化剂载体层上负载催化剂活性组分；其中负载有催化剂活性组分的所述催化剂载体层和所述纤维层共同形成催化剂复合过滤元件。在某些实施例中，所述装置进一步包括：润湿组件，将辅助载体施加在纤维纸上，以润湿所述纤维纸。在某些实施例中，所述装置进一步包括：过滤膜层制备组件，在最外层纤维层的外侧表面上形成过滤膜层。在某些实施例中，所述铺设组件包括若干高压喷嘴，所述高压喷嘴的喷射压力范围为0.1-1MPa。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供一种催化剂载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，包括：纤维纸，所述纤维纸通过轴卷形成若干层叠的纤维层；和位于任意两层所述纤维层之间的催化剂载体层；其中，所述催化剂载体层包括：颗粒状的主要载体，铺设在所述纤维层的表面，以及辅助载体，包覆在所述纤维纸内部的纤维表面，同时容置于铺设所述主要载体形成的间隙中，所述辅助载体具有粘结性质。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，包括：纤维纸，所述纤维纸通过轴卷形成若干层叠的纤维层；和位于任意两层所述纤维层之间的催化剂载体层；其中，所述催化剂载体层包括：颗粒状的主要载体，铺设在所述纤维层的表面，以及辅助载体，包覆在所述纤维纸内部的纤维表面，同时容置于铺设所述主要载体形成的间隙中，所述辅助载体具有粘结性质。2.根据权利要求1所述的催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，所述主要载体的粒径处于1-400um。3.根据权利要求1所述的催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，所述主要载体的材料为TiO2、SiO2或者Al2O3。4.根据权利要求1所述的催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，所述辅助载体的材料为硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。5.根据权利要求1所述的催化剂载体复合过滤元件，其特征在于，所述催化剂载体复合过滤元件进一步包括：位于最外层纤维层的外侧表面上的过滤膜层。6.一种催化剂复合过滤元件，其特征在于，包括：纤维纸，所述纤维纸通过轴卷形成若干层叠的纤维层；和位于任意两层所述纤维层之间的催化剂载体层；其中，所述催化剂载体层包括：颗粒状的主要载体，铺设在所述纤维层的表面，以及辅助载体，包覆在所述纤维纸内部的纤维表面，同时容置于铺设所述主要载体形成的间隙中，所述辅助载体具有粘结性质；所述主要载体和所述辅助载体上均负载有催化剂的活性组分。7.根据权利要求6所述的催化剂复合过滤元件，其特征在于，所述主要载体的粒径处于1-400um。8.根据权利要求6所述的催化剂复合过滤元件，其特征在于，所述主要载体的材料为TiO2、SiO2或者Al2O3。9.根据权利要求6所述的催化剂复合过滤元件，其特征在于，所述辅助载体的材料为硅溶胶和铝溶胶中的至少一种。10.根据权利要求6所述的催化剂复合过滤元件，其特征在于，所述催化剂载体复合过滤元件进一步包括：位于最外层纤维层的外侧表面上的过滤膜层。11.根据权利要求8所述的催化剂复合过滤元件，其特征在于，所述活性组分包括：V2O5、MOO3或WO3。12.一种催化剂载体复合过滤元件的制备方法，其特征在于，包括：将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在纤维纸上；其中所述辅助载体具有粘结性质；将铺设有主要载体和辅助载体的纤维纸沿长度方向轴卷，以使所述纤维纸形成若干层叠的纤维层；其中，位于任意两层所述纤维层之间的主要载体和辅助载体共同形成催化剂载体层；固化轴卷后的所述纤维层和所述催化剂载体层，形成所述催化剂载体复合过滤元件。13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，在将辅助载体与颗粒状的主要载体的混合物铺设在所述纤维纸上之前，所述方法还包括：将辅助载体施加在纤维纸上，以润湿所述纤维纸。...

【专利技术属性】
技术研发人员：常程，苗林丰，姬忠礼，吴小林，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11