SCR催化剂模块及其对应的催化剂反应器制造技术

在一个方面，本申请描述的催化剂模块，包括结构催化剂本体，其具有横截面流动通道几何形状和用于增强催化活性的表面特征。在一些实施例中，催化剂模块和相关的结构催化剂本体适用于高颗粒物质环境。简而言之，催化剂模块包括框架和位于框架中的多个结构催化剂本体，结构催化剂本体包括外周壁和形成矩形横截面的单独流动通道的多个内隔壁，外周壁能够抵抗由模块的相邻结构催化剂本体之间的材料引起的局部弯曲失效。局部弯曲失效。局部弯曲失效。

SCR catalyst module and its corresponding catalyst reactor

【技术实现步骤摘要】
SCR催化剂模块及其对应的催化剂反应器
[0001]本申请是申请号为201780086220.2，申请日为2017年12月12日，专利技术名称为“SCR催化剂模块及其对应的催化剂反应器”的分案申请。
[0002]相关申请数据
[0003]本申请根据35 U.S.C.
§
119(e)要求2016年12月12日提交的美国临时专利申请序列号62/433,035的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0004]本专利技术涉及包含用于氮氧化物选择性催化还原(SCR)的蜂窝式催化体的模块，尤其涉及包含采用矩形截面流动通道的蜂窝式催化体的模块。

技术介绍

[0005]氮氧化物的高毒性及其在酸雨和对流层臭氧形成中的作用导致了限制这些化学物质的排放的严格标准的实施。为了满足这些标准，通常需要从固定或移动燃烧源中除去存在于废气中的这些氧化物中的至少一部分。脱硝或选择性催化还原(SCR)技术通常应用于燃烧衍生的烟道气以除去氮氧化物。脱硝反应包括气体中的氮氧化物种类，如氮氧化物(NO)或二氧化氮(NO2)与含氮还原剂(如氨或尿素)的反应，从而产生双原子氮(N2)和水。
[0006]除了氮氧化物外，二氧化硫(SO2)也是燃烧烟气中经常出现的一种化学物质，其引起了很大的环境问题。化石燃料燃烧烟气中的二氧化硫部分氧化成三氧化硫(SO3)，与水反应生成硫酸。燃烧烟气中的二氧化硫氧化形成硫酸会增加下游设备的腐蚀问题，由于将含酸烟气保持在其露点以上所需的温度升高而会增加与空气预热器相关的电力成本，并且会导致排放到大气中的烟囱气体中的不透明度增加。
[0007]用于去除氮氧化物的催化剂系统可以增加二氧化硫氧化的量，因为用于选择性催化还原的催化材料可以另外实现二氧化硫的氧化。因此，燃烧烟气中氮氧化物含量的降低可能会产生增加燃烧烟气中SO3生成的不良副作用。
[0008]含有氮氧化物和显著二氧化硫含量的燃烧烟气通常是由煤燃烧产生的。燃煤燃烧的烟气含有大量的颗粒物，特别是以灰的形式。这种微粒物质能够堵塞整体结构催化剂本体的单元，从而降低催化性能和效率。单独的灰颗粒可以堵塞催化剂单元，或者灰颗粒可以聚集起来形成堵塞。此外，较小的颗粒物可以堵塞位于催化剂本体内隔壁内的催化孔。

技术实现思路

[0009]在一个方面，本专利技术描述的催化剂模块包括结构催化剂本体，其具有横截面流动通道几何形状和用于增强催化活性的表面特征。在一些实施例中，催化剂模块和相关的结构催化剂本体适用于高颗粒物质环境。在一些实施例中，催化剂模块和相关结构催化剂本体适于在高颗粒物环境中使用。简而言之，催化剂模块包括框架和位于框架中的多个结构催化剂本体，结构催化剂本体包括外周壁和多个内隔壁，形成矩形截面的单独流动通道。所述外周壁和内隔壁分散在包含50
‑
99.9％重量无机氧化物成分和至少0.1％重量催化活性
金属官能团的化学成分中。内隔壁与外周壁相交，以限定外周壁长度大于10mm的区段，其中区段表现出至少2.5MPa的抗弯强度(σ)。当从结构催化剂本体切除时，外周壁区段表现出至少0.7MPa的抗弯强度(σ')。与所述外周壁段形成流动通道的相交内隔壁的长度至少比所述区段短20％。模块的结构催化剂本体可具有小于1.5cm
‑2的流动通道密度和/或小于1200g/m2的区域重量密度。
[0010]催化剂模块还包括可压缩铺垫材料。可压缩铺垫材料可以放置在相邻的结构催化剂本体之间，从而分离催化剂本体和催化剂本体之间的密封界面。在一些实施例中，结构催化剂本体被铺垫材料包围。或者，可压缩铺垫材料可以放置在模块框架和靠近模块框架的结构催化剂本体之间。在进一步实施例中，可压缩铺垫材料分离相邻的结构催化剂本体，并且也位于模块框架和结构催化剂本体之间。铺垫材料的最小厚度为1.5mm。此外，在结构催化剂本体之间的压缩下，铺垫材料的杨氏模量小于1GPa。在一些实施例中，铺垫材料可以被流体材料(例如水泥)替代。
[0011]这些实施例和其他实施例在下文的详细描述中进行了更详细的描述。
附图说明
[0012]图1出示了根据一些实施例说明催化反应器；
[0013]图2出示了根据一些实施例的催化反应器模块化催化层的平面图；
[0014]图3出示了根据一些实施例的模块化催化层的单独模块化部分；
[0015]图4出示了根据一些实施例的结构催化剂本体的侧视图；
[0016]图5a出示了根据一些实施例的结构催化剂本体的外周壁部分由于铺垫材料施加的局部弯曲应力而失效；
[0017]图5b出示了由区段失效引起的外周壁失效；
[0018]图6出示了当外周壁段是结构催化剂本体单元的一部分并且从结构催化剂本体中切除时，测定外周壁段抗弯强度(σ，σ')的方法。
具体实施方式
[0019]参考下述具体描述、示例和附图以及其前述和后述描述，可以更容易理解本专利技术。但是，本专利技术的元件、装置和方法不限于具体描述的具体实施例、示例和附图。应当知道，这些实施例仅仅是说明本专利技术的原则。在不脱离本专利技术的精神和范围的情况下，对于本领域技术人员来说，许多修改和调整是显而易见的。现在参考附图1，示出了根据本专利技术描述的一些实施例的催化反应器。流体流通过入口歧管101流入催化反应器100。一旦进入催化反应器100，流体流就流过包括模块化部分(未示出)的几个催化层102、103、104，模块化部分包含在流体流内引发催化反应的结构催化剂本体(未示出)。流经催化层102、103、104后，流体流通过出口歧管105流出催化反应器。
[0020]图2出示了根据一些实施例的模块化催化层的平面图。模块化催化层102包含阵列式模块化部分201，其中包含结构催化剂本体(未显示)，用于在流经催化层102的流体中进行催化反应。图3出示了根据一些实施例的模块化催化层的单独模块化部分。模块化部分201包括两侧301、302。催化剂本体303插入模块化部分201，并由模块化部分的框架304支撑。模块化部分201的一侧302如图3所示，几乎充满了催化剂本体303，而剩余侧301包括两
个催化剂本体303。
[0021]图4出示了根据一些实施例的结构催化剂本体的侧视图。如图4所示，结构催化剂本体40包括外周壁41和形成矩形横截面的单独流动通道43的内隔壁42。外周壁和内隔壁分散在包含50
‑
99.9％重量无机氧化物成分和至少0.1％重量催化活性金属官能团的化学成分中。内隔壁42与外周壁41相交以限定外周壁的长度大于10mm的区段41a，其中区段41a表现出至少2.5MPa的抗弯强度(σ)。当从结构催化剂本体切除时，外周壁区段表现出至少0.7MPa的抗弯强度(σ')。图6示出了当结构催化剂本体单元的一部分和从结构催化剂本体切除时确定外周壁部分的抗弯强度(σ，σ')的方法。在一些实施例中，外周壁区段41a具有至少12mm或至少15mm的长度。外周壁区段41a的长度也可从表1中选择。
[0022]表I<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化剂模块，包括：框架；和多个结构催化剂本体，所述结构催化剂本体位于所述框架内，以及可压缩铺垫材料，所述铺垫材料位于模块框架和邻近模块框架的结构催化剂本体之间，所述结构催化剂本体包括外周壁和多个内隔壁，所述内隔壁形成矩形截面的单独流动通道，所述外周壁和所述内隔壁分散在化学成分中，所述化学成分包括50
‑
99.9％重量无机氧化物成分和至少0.1％重量的催化活性金属官能团，其中所述内隔壁与所述外周壁相交，以限定外周壁的区段长度大于10mm且抗弯强度(σ)至少为2.5MPa。2.根据权利要求1所述的催化剂模块，其中当从所述结构催化剂本体切除时，外周壁区段表现出至少0.7MPa的抗弯强度(σ')。3.根据权利要求1所述的催化剂模块，其中与所述外周壁形成流动通道的相交的内隔壁至少比外周壁区段短20％。4.根据权利要求1所述的催化剂模块，其中所述结构催化剂本体的流动通道密度小于1.5cm
‑2。5.根据权利要求1所述的催化剂模块，其中所述铺垫材料在压缩下具有小于1GPa的杨氏模量。6.根据权利要求5所述的催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：康明泰克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：