蜂窝状整体结构制造技术

一种蜂窝状整体结构，特别地用作氮氧化物的选择性催化还原（SCR）中的催化剂或催化剂的载体，包括：限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道在流体流动方向上沿共同方向从结构的入口端平行延伸到出口端。多边形通道的横向截面具有处于最紧密堆积中的凸多边形的形状，其中，在凸多边形的两个相邻壁之间的内角中的50%以上大于90°，并且其中，孔的直径比LL/LS大于1.5。在平行于孔/通道的最长方向的整体件的两个侧边缘处，所述整体结构具有垂直于彼此的处于变换的方向中的外侧的一排多边形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种蜂窝状整体结构，特别地用作氮氧化物的选择性催化还原（SCR）中的催化剂或催化剂的载体。另外，本专利技术涉及一种堆叠结构反应器，其包括多个蜂窝状整体结构，该多个蜂窝状整体结构沿着它们的共同流动方向堆叠。
技术介绍
蜂窝状整体结构包括限定多个孔（cell）壁，该多个孔壁限定由所述孔壁彼此隔开的多个通道或细长孔，其中，多个孔壁和通道在流体流动方向上沿共同方向从结构的入口端平行延伸到出口端。通道在两端是开放的。整体结构通常被赋予互补的形状并且并排地放置，其中，它们的通道在反应器中沿流动方向对齐，从而完全地覆盖反应器的横截面面积，其结果是使得流动通过反应器的气体完全经过该整体结构的通道。蜂窝状催化剂整体件是通过由催化材料生产整个整体结构或者通过用催化活性材料涂覆整体结构的表面（其中，内部整体结构壁包含惰性载体材料）而使用。这样的整体反应器是用一定范围的材料制成，通常是不同类型的金属、陶瓷或复合材料，其中，一些生产方法在本领域中是已知的。生产流程的常见示例是挤压和成型。这样的整体反应器能够采用大跨度的节距和壁厚生产，这取决于对表面积、转化率、压降、耐堵塞性等的要求，以及涉及整体件材料强度和生产限制的考虑。整体反应器的优点是低压降、相对高的表面积、合理的生产成本以及它们能够用在具有包含特定材料(粉尘、飞灰、烟灰等）的气体混合物(例如，来自焚化炉的废气）的工艺中的事实。本专利技术涉及一种具有新型蜂窝状整体通道设计的新型蜂窝状整体结构，特别地用于从废气/烟气中去除NOx，其中，烟气通常包含具有不同颗粒大小的颗粒物。通过使用特定类型的陶瓷或金属催化剂（被称为选择性催化还原，SCR），可以将氮氧化物催化还原成元素氮和水。能够将陶瓷催化剂挤压成整体结构。对于NOx去除反应而言，向整体件表面传质是限速步骤。常见的SCR催化剂由用作载体的各种陶瓷材料(诸如，氧化钛)制成，并且活性催化组分通常是贱金属(诸如，钒和钨)、沸石类和各种贵金属的任一氧化物。每种催化剂组分都有优点和缺点。氧化钛基陶瓷的蜂窝状SCR催化剂通常用于发电、石化和工业加工行业。蜂窝状整体结构是可获得的，其中，通道的横向截面具有不同的形状。这样的横向截面也被称为孔。最常见的商业上可获得的整体结构是拥有具有正方形横向截面的通道的蜂窝状物，如例如在国际专利申请WO2012/135387Al(Cormetech，Inc.，2012)中所示的。而且，拥有具有矩形横向截面的通道的催化转化器是已知的。这样的矩形形状例如被公开在美国专利5,866,080(Day，1999)和美国专利US6,258,436(SiemensAG，2001)中，美国专利5,866,080公开了具有至少1.2（优选地在1.5至2.5的范围中）的宽/高比的矩形横向截面，美国专利US6,258,436公开了具有2:1的宽/高比的矩形横向截面。具有六边形孔的结构也是已知的。中国技术CN201815314涉及一种蜂窝状催化剂，其设置有正六边形内孔通路结构并且用于SCR脱硝技术。该正六边形内孔通路结合了方形内孔通路和圆形内孔通路的优点。分布在蜂窝形状中的多个烟气流内孔通路被布置在方形或六边形的催化剂骨架中，并且每个内孔通路的横向截面是具有大约1:1的宽高比的正六边形。现有技术中的通道的缺点是角部的高密度(每平方厘米的角部)和/或角部中的大多数是直角的事实，即其中，两个相邻壁以90°的角度相遇的角部。一个示例是普遍存在的方形通道/孔的几何构型。现有技术的挑战之一是，角部（特别是90°或更小角度的角部）具有不期望的属性，诸如，低的化学转化率、较高的压降和易于因气流中的颗粒材料堵塞和结垢以及随后和伴随的腐蚀问题。公开的专利文献还存在整体结构中的平滑的壁和角部从而获得具有增强的结构强度的结构，如例如在公开了在两个相邻的壁之间具有略弯的壁和平滑的角的六边形蜂窝状结构的美国专利申请2010/0062213Al(DensoCorporation，2010)和公开了具有圆形角部的六边形形状的美国专利5714228(GeneralMotors，1999)中所描述的。通过国际专利申请PCT/EP2014/051382已知的是，用于传质受限过程中的新型整体件设计具有细长多边形通道。优选地，该通道的横向截面是六边形、五边形或八边形。通道的内角能够是圆形的，并且通道的全部或主要部分应具有相同的流阻。正如通过对一些现有技术的整体件的简要论述可见，存在大量的已在现有技术中公开的通道构造。然而，普遍存在的方形通道仍然在商业实践中占优势。此外，上述现有技术中的大部分涉及具有相对清洁的废气排放的汽车应用，其中，被气流中的颗粒材料堵塞和结垢不是显著的问题。但仍然需要改进通道构造，特别地其中，含有颗粒物的烟气使得通道能够随时间推移而变得堵塞。
技术实现思路
如在PCT/EP2014/051382中公开的优选的整体件设计之一是其中通道的主要部分是细长六边形和/或五边形、优选地具有圆形角部的整体件。当把这些多边形以最紧密堆积的方式布置在具有方形或矩形横截面的催化剂块内时，在整体件边缘附近的一些孔将具有大部分孔的横向截面面积的一半。在这些孔中，气体流将是低的，使得它们对于提高化学转化率有较小贡献。这些边缘区域也有可能更易于被带净化的气体中所夹带的颗粒所阻塞。还已经观察到的是，阻塞从最初堵塞的孔扩散。因此，本专利技术的主要目的是提供一种具有优越的耐粉尘阻塞和磨损性能以及在边缘区域也具有良好的化学转化率的蜂窝状整体结构。本专利技术的这些和其它目的利用如下所述的蜂窝状结构（也被称为整体结构或蜂窝状整体结构）而实现。因此，本专利技术涉及一种蜂窝状整体结构，特别地用作氮氧化物的选择性催化还原（SCR）中的催化剂或催化剂的载体，包括：限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道在流体流动方向上沿共同方向从所述结构的入口端平行延伸到出口端，并且其中，所述通道在两端是开放的。多边形通道的横向截面具有处于最紧密堆积中的细长凸多边形的形状。在所述凸多边形的两个相邻壁之间的内角中的50%以上大于90°，并且所述孔的直径比LL/LS大于1.5。在邻近于整体件的两个边缘的边缘区域中，所述整体结构包括在垂直于大部分多边形横截面的孔的方向上定向的多个孔，所述多个孔具有细长多边形横截面，所述整体件的两个边缘平行于大部分孔/通道的最长横截面方向LL。在一个优选实施例中，处于最紧密堆积中的大部分细长多边形为六边形和/或五边形。在垂直于大部分多边形的长度LL的方向上定向的整体件的边缘区域中的多个细长多边形与在平行于大部分多边形的长度LL的方向上定向的细长多边形交替设置。细长垂直多边形具有矩形或八边形的形状，并且优选的是，平行于大部分多边形的长度LL定向的细长多边形中的至少一些也具有矩形或八边形的形状。在一个优选实施例中，处于最紧密堆积中的细长凸多边形是具有圆形内角的六边形和/或五边形。该蜂窝状结构进一步由权利要求所限定。附图说明将参照附图的图1-图6来进一步描述根据本专利技术的蜂窝状整体结构，其中：图1示出如在PCT/EP2014/051382中所公开的蜂窝状整体，其中，横截面的主要部分具有细长六边形通道几何构型，并且具有沿着整体件边缘中的两个的半孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝状整体结构，特别地用作氮氧化物的选择性催化还原（SCR）中的催化剂或用于催化剂的载体，包括：限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道在流体流动方向上沿共同方向从所述结构的入口端平行延伸到出口端，以及其中，所述通道在两端是开放的，以及其中，多边形通道的横向截面具有处于最紧密堆积中的细长凸多边形的形状，其中，在所述凸多边形的两个相邻壁之间的内角中的50%以上大于90°，以及其中，所述孔的直径比LL/LS大于1.5；其特征在于，在邻近于整体件的两个边缘的边缘区域中，所述整体结构包括在垂直于大部分多边形横截面的孔的方向上定向的多个孔，所述多个孔具有细长多边形横截面，所述整体件的两个边缘平行于大部分孔/通道的最长横截面方向（LL）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 NO 201409341.一种蜂窝状整体结构，特别地用作氮氧化物的选择性催化还原（SCR）中的催化剂或用于催化剂的载体，包括：限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道在流体流动方向上沿共同方向从所述结构的入口端平行延伸到出口端，以及其中，所述通道在两端是开放的，以及其中，多边形通道的横向截面具有处于最紧密堆积中的细长凸多边形的形状，其中，在所述凸多边形的两个相邻壁之间的内角中的50%以上大于90°，以及其中，所述孔的直径比LL/LS大于1.5；其特征在于，在邻近于整体件的两个边缘的边缘区域中，所述整体结构包括在垂直于大部分多边形横截面的孔的方向上定向的多个孔，所述多个孔具有细长多边形横截面，所述整体件的两个边缘平行于大部分孔/通道的最长横截面方向（LL）。2.根据权利要求1所述的蜂窝状整体结构，其中，处于最紧密堆积中的大部分细长多边形是六边形和/或五边形。3.根据权利要求1所述的蜂窝状整体结构，其中，在垂直于大部分多边形的长度LL的方向上定向的所述整体件的所述边缘区域中的所述多个细长多边形与在平行于大部分多边形的长度LL的方向上定向的一些细长多边形交替设置。4.根据权利要求1或3所述的蜂窝状整体结构，其中，细长垂直多边形在其长方向上的节距（通道开口长度加上壁厚）与在短方向上的所述大部分细长多边形的节距的比率等于n+1/2，其中，n为在2至5的范围内的整数。5.根据权利要求4所述的蜂窝状整体结构，其中，所述细长垂...

【专利技术属性】
技术研发人员：KI斯考，
申请(专利权)人：亚拉国际有限公司，
类型：发明
国别省市：挪威;NO