一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法，其装置包括加热催化处理模块，所述加热催化处理模块包括若干并列相互连接的处理单元，所述处理单元设有用于气体通过的微小管；所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料，所述复合材料中的Al2O3或ZrO2材料层与通过微小管的气体接触并吸附有害成分；所述加热催化处理模块设有电加热接头，所述电加热接头与催化剂载体的Fe或Fe合金电连接，所述微小管的内径为不大于1000µm。采用本发明专利技术的技术方案，只针对废气中的有害气体进行加热催化，大大降低了能耗，提高了催化效率。

Device and treatment method for selective heating catalytic treatment of waste gas

The invention provides a device and a treatment method for selective heating catalytic treatment of waste gas, the device comprises a heating catalytic treatment module, the heating catalytic treatment module comprises a number of parallel and interconnected treatment units, the treatment unit is provided with a micro-tube for gas passage, and the tube wall of the micro-tube is loaded with a The catalyst carrier of the catalyst is Fe or Fe alloy/Al2O3, or Fe or Fe alloy/ZrO2 composite material, the Al2O3 or ZrO2 material layer in the composite material contacts the gas passing through the micro-tube and adsorbs harmful components; the heating catalytic processing module is provided with an electric heating joint, the electric heating joint and the catalysis. The Fe or Fe alloy of the carrier is electrically connected, and the inner diameter of the micro tube is not more than 1000 m. By adopting the technical scheme of the invention, only harmful gases in exhaust gas are heated and catalyzed, thereby greatly reducing energy consumption and improving catalytic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法
本专利技术属于大气净化
，涉及一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法。
技术介绍
催化剂的起燃温度是影响催化效果的一个关键因素，当废气进入催化系统后，必须达到所用催化剂的起燃温度，催化反应才能进行。一般来说，废气需要在比较高的温度下才能与载体表面涂覆的活性物质产生充分反应，当废气或载体的温度过低时，无法达到催化剂的起燃温度，会使得净化效果大幅降低。目前常用的催化反应系统是在废气进入催化反应器前对废气进行加热升温，如图1所示，使废气升温至催化反应所需的起燃温度，并将此热量传递给催化转化器。因此，对于低于起燃温度的进气，必须在进行催化反应之前设置预热段进行预热，使废气达到催化反应所需的温度。采用上述方法处理废气，需要在催化剂反应前设置预热装置，增加了催化反应系统的复杂性和反应时间，并且预热装置是将所有排出的废气都进行加热，而并不是所有废气都参与催化反应，与催化剂表面活性物质发生催化反应的只占排出废气的一小部分，因此，加热所有废气势必会造成不必要的能量消耗。同时，加热后的气体在进入催化剂载体时会存在热损失导致气体温度降低，从而无法达到催化反应所需的温度，但如果气体加热后温度过高，也可能导致载体上活性物质的温度过高从而降低催化效果，甚至导致催化剂失效。例如，CN102240560A公开了一种用于有机废气催化燃烧的复合催化剂、制备方法及应用，属于催化剂
复合催化剂为Pt-Pd/Cu-Mn-Zn-Fe/过渡层/堇青石催化剂，大孔和高粘复合拟薄水铝石为第二载体即过渡胶，La、Y、Ce、Zr中任选两种为助剂，非贵金属Cu、Mn、Zn、Fe和贵金属Pd、Pt为活性组分，其中，第二载体和助剂组成过渡层。制备方法包括：将堇青石蜂窝陶瓷表面酸处理处理并负载上过渡层，然后再用浸渍法负载非贵金属元素Cu、Mn、Zn、Fe，然后用沉淀-热吸附耦合法依次负载贵金属Pd和Pt。防止催化剂的硫中毒，又可以延长催化剂寿命，降低催化剂生产成本。但该催化剂组成成分复杂，制备方法要求高，从而导致催化剂成本昂贵。另外，CN1792438A一种低温干法处理苯系有机废气或废水的催化剂的重量百分比组成为：金属1％－10％，活性炭为90－99％，其中金属为Cu、Fe、V或Co，活性炭的表面积为500－1500m2/g。采用等体积浸渍法制备。将含苯系有机废气或含苯系有机物及苯甲酸盐的废水通过以活性炭为载体的吸附－催化剂，吸附结束后，在常温下干燥，通入氧化性气体反应。该方法吸附－催化剂具有良好的吸附性能，催化氧化条件温和，能耗低。但该方法需要吸附和催化氧化在独立的分离步骤中完成，处理效率低，不利于产业化应用实施。因此，现有技术采用预加热气体处理废气，从节能方面来说并不是理想的处理废气的方法，并且，工艺控制不好就很难达到最佳的净化效果。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术公开了一种选择性加热催化处理废气的装置和处理方法，只针对废气中的有害气体进行加热催化，大大降低了能耗，同时提高了催化效率以及催化处理能力。对此，本专利技术的技术方案为：一种选择性加热催化处理废气的装置，其包括加热催化处理模块，所述加热催化处理模块包括若干并列相互连接的处理单元，所述处理单元设有用于气体通过的微小管；所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料，所述复合材料中的Al2O3或ZrO2材料层与通过微小管的气体接触并吸附有害成分；所述加热催化处理模块设有电加热接头，所述电加热接头与催化剂载体的Fe或Fe合金电连接，所述微小管的内径为不大于1000μm。其中，所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，微小管可以为催化剂载体制成的微小管，那么催化剂载体可以在微小管的内、外壁；也可以是微小管的内壁为催化剂载体。微小管可以为直管，也可以为弯曲的其他形状的管。所述催化剂的活性成分为铂、钯、稀土元素等。所述催化剂的用量与常规方法相同；优选的为1-10mg/cm3。上述方案中，所述处理单元设有用于气体通过的微小管，待处理的气体从处理单元的一端入口进入，即从微小管的一端进入，经过催化剂载体选择性吸附催化处理后，从处理单元的另一端出口排出，即从微小管的另一端排出。采用此技术方案，废气在通过微小管过程中，使得废气在加热催化前，有害成分(VOCs)先被催化剂选择性吸附后，吸附后在载体内的气体再被加热、催化处理后释放出来，从微小管排出；而废气中占大部分的无害成分(如氧气、氮气等)则通过微小管排出，不会被吸附加热，也不参与催化反应，大大降低了能耗，提高了催化效率以及催化处理能力。所述废气无需预先浓缩处理，废气直接通过加热的催化剂被催化反应。另外，采用的Al2O3和ZrO2为陶瓷类材料，具有很好的保温性能，Fe或Fe合金通过导电加热，通过热辐射和热传导将热量传递给催化剂载体以及催化剂载体内的孔隙内的空间，这样使得被吸附在催化载体内的孔隙内的有害成分温度升高，在催化剂的作用下完成分解反应；因为Al2O3和ZrO2为陶瓷类材料的保温作用，载体内部的热量会很好的保持在载体材料的内部，而不会有大量的热量散发出来；而本来占废气绝大多数的无害成分在反应过程中无需被加热，这样使通过微小管的其他没有被吸附的成分的温度影响很小，这样起到更好的利用了热量，提高了热量利用率，同时大大的降低了能耗。进一步的，所述Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料为在Fe或Fe合金的表面通过原位生成反应得到。作为本专利技术的进一步改进，所述微小管呈轴向并列设置，所述微小管的内径为420～840微米。采用此技术方案，可以具有更好的选择性吸附催化效果。作为本专利技术的进一步改进，所述Al2O3、ZrO2材料层的厚度为20-200μm。进一步优选的，所述Al2O3、ZrO2材料层的厚度为50-150μm。作为本专利技术的进一步改进，所述Fe合金为Fe-Zn、Fe-Cr或Fe-Ni合金，所述Fe或Fe合金材料层的厚度为100-700μm。作为本专利技术的进一步改进，所述处理单元的微小管的孔密度为400-900cpsi；所述处理单元的长度不小于40mm。进一步的，所述处理单元的长度为50-120mm。采用此技术方案，在考虑成本的情况下，具有更好的催化处理效果和更低的排放温度。进一步的，所述加热催化处理模块的高度范围10-40cm。作为本专利技术的进一步改进，所述Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料的比表面积为180～200m2/g，比孔容为0.26～0.3cm3/g。作为本专利技术的进一步改进，Fe或Fe合金/Al2O3中Fe或Fe合金与Al2O3的质量比范围为1：10～10：1。作为本专利技术的进一步改进，加热催化处理模块中，所述Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料的用量为1-10mg/cm3。采用此技术方案，可以最大程度的吸附废气，并使非废弃成分快速通过，避免加热耗能。作为本专利技术的进一步改进，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al2O3复合材料，其采用以下步骤制备得到：步骤S1，在Fe或Fe基合金材料的表面覆Al，并进行复合，得到复合材料；步骤S2，在复合材料的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：其包括加热催化处理模块，所述加热催化处理模块包括若干并列的相互连接的处理单元，所述处理单元设有用于气体通过的微小管；所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料， 所述复合材料中的Al2O3或ZrO2材料层与通过微小管的气体接触并吸附有害成分；所述加热催化处理模块设有电加热接头，所述电加热接头与催化剂载体的Fe或Fe合金电连接，所述微小管的内径为不大于1000µm。

【技术特征摘要】
1.一种选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：其包括加热催化处理模块，所述加热催化处理模块包括若干并列的相互连接的处理单元，所述处理单元设有用于气体通过的微小管；所述微小管的管壁为负载有催化剂的催化剂载体，所述催化剂载体为Fe或Fe合金/Al2O3、或Fe或Fe合金/ZrO2复合材料，所述复合材料中的Al2O3或ZrO2材料层与通过微小管的气体接触并吸附有害成分；所述加热催化处理模块设有电加热接头，所述电加热接头与催化剂载体的Fe或Fe合金电连接，所述微小管的内径为不大于1000µm。2.根据权利要求1所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述微小管呈轴向并列设置，所述微小管的内径为420~840µm。3.根据权利要求1所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述Al2O3或ZrO2材料层的厚度为20-200µm。4.根据权利要求3所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述Fe合金为Fe-Zn、Fe-Cr或Fe-Ni合金，所述Fe或Fe合金材料层的厚度为100-700µm。5.根据权利要求4所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述处理单元的微小管的孔密度为400-900cpsi；所述处理单元的长度不小于40mm。6.根据权利要求5所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述处理单元的长度为50-120mm。7.根据权利要求1所述的选择性加热催化处理废气的装置，其特征在于：所述Fe或Fe合金/Al2O3、或...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈端云，白薇，李清湘，钟勇，钟昕昊，周少强，伏志宏，向红印，向齐良，覃超，刘银，肖义亮，刘县珍，
申请(专利权)人：深圳市中金岭南科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44