一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于催化材料领域，尤其涉及一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法。其包括：若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成过烧结金属粉末过滤层；所述金属纤维过滤网负载有脱硝催化剂。本发明专利技术过滤材料能够提高工业烟气处理的效率和质量，具有良好的力学性能和耐腐蚀性，且相较于均相过滤催化材料，能够避免烟尘颗粒进入催化剂负载部分，避免冲刷磨损以及烟尘覆盖，提高了使用寿命，也容易进行再生和重复利用。

【技术实现步骤摘要】
一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法
本专利技术属于催化材料领域，尤其涉及一种非对称低温催化过滤材料及其制备方法。
技术介绍
大气污染是世界上目前最突出的环境问题之一，工业废气是大气污染物的重要来源。大量工业废气排入大气，必然使大气环境质量下降，给人体健康带来严重危害。目前采用金属纤维材料的高温气体净化除尘技术在现代节能环保工程系统中得到了推广应用。金属纤维的材质有很多种，如316L、310S、哈氏合金、铁铬铝合金等。根据材质不同，制成的合金滤材耐温也不同，如铁铬铝合金滤材最高可达1000℃。我们知道，与烧结金属粉末过滤材料相比，金属纤维烧结毡由于具有孔隙率髙(可达85％)、透气度好、压差小和纳污量大等优点，因此在液压污染、流体污染和髙温气体过滤方面显示出极大的优势。此外,与烧结金属粉末过滤介质的另一个区别是金属纤维烧结毡过滤材料一般为深层过滤(而烧结金属粉末过滤介质为表面过滤)，由于纳污量的极大提髙，这使得过滤介质在工作时的反洗频率大大降低，提高了过滤系统的稳定性和使用寿命。基于以上优点，金属纤维烧结毡在高温气体过滤如高炉煤气、煤化工、石油催化剂过滤等方面有着广泛且不可替代的应用。利用金属纤维网的过滤特性以及高孔隙度的优点，可以将其开发成工业烟气脱硝催化剂载体，从而实现过滤-催化的一体化。在目前工业烟气处理过程中，同时将颗粒物以及氮氧化物降低到排放标准是强制的环保要求。而目前普遍采用过滤-脱硝分级处理的方式，如电厂高温含尘烟气先进行脱硝后除尘排放，钢厂的低温烟气采用除尘后加热脱硝。这种分体式处理方式增加了环保投入，降低了处理效率。颗粒过滤和烟气脱硝一体化是行业的重大需求。此外，受限于当前如转炉烟气温度较低的特点，高温选择性催化还原(SCR)脱硝技术应用经济效益较低，市场亟需一种具有低温活性的脱硝催化剂。然而，直接将脱硝催化剂负载在金属纤维网上进行应用时，由于工业废气中含有大量的粉尘，粉尘首先容易对纤维过滤网造成堵塞和粉尘气流冲击，导致纤维网的实际催化过滤效果下降甚至失效。为了制备一种长效的过滤-催化一体化复合纤维网材料，本专利技术特提出一种具有非对称高精度粉末烧结层保护方案，将粉末烧结的表层过滤和纤维网深层催化还原氮氧化物结合起来，从而获得一种长寿命高效过滤-催化复合滤料。
技术实现思路
为解决现有的金属纤维烧结网仅用于高温气体过滤等方面，且存在过滤精度较低以及不具备SCR除氮氧化物的能力，本专利技术提供了一种非对称低温SCR催化过滤材料。还进一步提供了一种非对称低温催化过滤材料的制备方法。本专利技术的目的在于：1)提供一种具有非对称分级结构的催化过滤材料；2)确保催化材料具有良好的力学性能，具备良好的结构稳定性和使用寿命，不易受粉尘气流冲击损坏；3)具有良好的催化效果，对氮氧化物和氨的具有较优的选择催化反应效果；4)提高烟气处理效率，能够实现烟气粉尘和氮氧化物的联合脱除；5)制备方法简洁高效，易于工业化的生产和使用。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案。一种非对称低温催化过滤材料，包括：若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成烧结金属粉末过滤层；所述金属纤维过滤网经过预氧化后负载上低温脱硝催化剂。在本专利技术所述非对称低温催化过滤材料中，所述金属纤维选用镍铬铁铝合金纤维或316L钢纤维或Inconel合金纤维等，根据实际工况和需求进行选择，本专利技术主要采用镍铬铁铝合金纤维，其中各元素的配比如下：铁Fe4～8wt％、铬Cr16～20wt％、铝Al5～9wt％，余量为镍(Ni)及不可避免的杂质。采用镍铬铁铝合金纤维作为制备烧结金属纤维多层网滤材的材料，具有良好的室高温力学性能以及铝铬元素配合形成的优秀的耐腐蚀性。作为优选，所述金属纤维过滤网单层的厚度为1.0～2.5mm，且金属纤维过滤网所用金属纤维线径为0.08～0.8mm。作为优选，所述金属纤维过滤网层数设置为3～5层，最优为3层。经过研究试验，在设置金属纤维过滤网层数为3层的情况下，具有较优的使用效果以及经济性，而增加一定的金属纤维网层数如加到4～5层网可以增加过滤催化材料的厚度，可以一定程度上提高负载催化剂后对氮氧化物的催化还原的效率。但是，会增加过滤的阻力以及制备成本。此外，在金属纤维过滤网为3层的情况下，第一层金属纤维过滤网目数为10～15目，线径为0.25～0.8mm丝网；第二层金属纤维过滤网目数30～40目，线径为0.2～0.4mm；第三层金属纤维过滤网目数70～80目，线径为0.08～0.15mm的丝网。上述三种纤维网通过加压烧结形成多层纤维网复合结构。且金属纤维过滤网层数为4～5层时，同样控制目数最大的金属纤维过滤网目数≥70目，线径≤0.15mm，均能够实现较优的技术效果。作为优选，所述多层纤维网复合结构由三层的金属纤维过滤网构成。上述结构的非对称低温催化过滤材料具体可参照图1所示的示意图，其设置有三层的金属纤维过滤网以及在目数最大的金属纤维过滤网上烧结形成的一层烧结金属粉末层，由上至下依次为第一金属纤维过滤网100、第二金属纤维过滤网200、第三金属纤维过滤网300和烧结金属粉末过滤层400，并且由上至下的各层金属纤维过滤网的金属纤维线径逐渐减小，相应实际各层金属线诶过滤层的孔径也是由上至下随之减少的。其中，第一层粗纤维网作为支撑层，第二层和第三层作为过渡层，逐步缩小孔径使其满足高精度粉末喷涂的支撑需求，第四层为烧结金属粉末层，属于过滤精度控制层，为和含尘烟气最先接触的部分。在该结构中，多层结构分别实现了不同的技术效果，如第一金属纤维过滤网100具有最大的纤维线径，其作为整体非对称低温催化过滤材料中孔径最大、金属纤维线径最大的一层，其主要作为催化过滤过程中的主要的刚性支撑结构。在工业废气的催化过滤过程中，该层由于金属纤维线径较大，具有更强的结构稳定性，能够有效应对工业废气中粉尘气流带来的冲击，同时避免过滤材料在安装使用以及反吹过程中发生变形而导致其他过滤层的开裂。第二、第三层属于过渡层，用于修饰粗大的支撑层纤维网，避免粉末喷涂过程金属粉末进入多层纤维网的间隙，堵塞孔隙；同时，三层金属网构建起较大的孔隙以及一定的厚度，使催化剂可以充分地在三维纤维网结构上负载，产生足够的比表面积以及接触空间，并起到了一定的导流分散作用，能够有效分散和降低气流流速以满足催化氮氧化物反应的动力学需求。最后的金属粉末烧结层用于烟气中粉尘颗粒的高精度拦截，形成滤饼层以避免烟尘颗粒进入催化剂间隙，大幅度提高催化剂的催化效率以及使用寿命，同时，烧结的金属粉末层大幅度提高了纤维网的过滤精度，以满足滤材整体的过滤精度要求。上述四层结构的配合能够获得高的过滤效率高和过滤精度，滤材结构稳定不易破损，同时避免产生过大的压降；多层复合结构中的催化剂负载量大，能够有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，包括：/n若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；/n所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成烧结金属粉末过滤层；/n所述金属纤维过滤网负载有脱硝催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，包括：
若干层金属纤维过滤网，若干层金属纤维过滤网由不同线径的金属纤维编织而成，且依照目数由大至小或由小至大层叠设置，并通过加压烧结形成多层纤维网复合结构；
所述多层纤维网复合结构在其目数最小的一侧金属纤维过滤网喷涂有合金粉末，经烧结后形成烧结金属粉末过滤层；
所述金属纤维过滤网负载有脱硝催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述金属纤维过滤网单层的厚度为1.0～2.5mm，且金属纤维过滤网所用金属纤维线径为0.08～0.8mm。


3.根据权利要求1或2所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述金属纤维过滤网层数设置为3～5层。


4.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述合金粉末的粒径为300～500目。


5.根据权利要求1或4所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述合金粉末采用调制粉末浆料的方式喷涂在丝网表面。


6.根据权利要求1所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述烧结金属粉末过滤层进行二次烧结。


7.根据权利要求6所述的一种非对称低温催化过滤材料，其特征在于，
所述烧结金属粉末过滤层进行二次烧结；
所述二次烧结采用二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张惠斌，余航，王龙飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33