CN102908839A

CN102908839A - 催化过滤器系统

Info

Publication number: CN102908839A
Application number: CN2012102746347A
Authority: CN
Inventors: S·海登雷希; M·纳肯
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: KR101938740B1; EP2554238B1; CA2784579A1; EP2554238A1; US20130034477A1; AU2012211348A1; JP2013034990A; JP6064253B2; SG187377A1; US9108134B2; KR20130016128A; CN102908839B; BR102012019495A2; NZ601610A

Abstract

为了提供容易地适用于催化气相反应的各种需要的催化过滤器系统，而提出了一种催化过滤器系统，其中所述系统包括：过滤容器，所述过滤容器具有流体入口和流体出口；分隔壁，所述分隔壁设置在所述过滤容器的内部中；以及多个滤烛；所述分隔壁将所述内部分为未净化气体室和净化气体室；所述分隔壁包括被设计成密封地容纳所述多个滤烛的多个开口；所述流体入口布置成与所述多个滤烛上游的所述未净化气体室流体连通；所述流体出口布置成与所述多个滤烛下游的所述净化气体室流体连通；并且所述过滤器系统包括被容纳在所述净化气体室中的第一催化介质，所述净化气体室在所述滤烛下游和所述流体出口上游。

Description

催化过滤器系统

技术领域

本发明涉及催化过滤器系统，所述催化过滤器系统包括：具有流体入口和流体出口的过滤容器、设置在所述过滤容器的内部中的分隔壁，和多个滤烛。分隔壁将容器的所述内部分为未净化气体室和净化气体室，并且所述分隔壁包括被设计成密封地容纳所述多个滤烛的多个开口。流体入口与未净化气体室流体连通，并且位于多个滤烛上游。流体出口与净化气体室流体连通，并且位于多个滤烛下游。

背景技术

在美国专利US 6,863,868B1中提供了这种类型的过滤器系统并且所使用的滤烛是催化滤烛，使得该过滤器系统可用于热气体过滤。

从EP0600440A2中已知用于净化烟道气的不同结构的过滤器系统，其中阻挡滤片模块（barrier filter module）与单独的催化模块一起使用。未净化的气体首先穿过阻挡滤片模块并且随后穿过催化模块。

两种类型的催化过滤器系统在烟道气处理中都是有用的，因为它们在一个装置中同时提供了粒子分离和催化气相反应。

但是，这种粒子分离/催化气相反应相结合的装置的问题是在要求高催化转化率并且必须确保高入口浓度的情形中，未净化气体的表面速度必须被减小，以便增加气体的用于在催化元件中发生催化反应的驻留时间。这导致为了满足生产能力的要求而增加过滤元件数量并相应地增加过滤器系统的尺寸。

为了满足未净化气体的粒子负载（particle load）（即滤过作用）的需要，通常不必要地增加了这种过滤器系统的尺寸。

发明内容

本发明的目标是提供一种催化过滤器系统，其中表面速度可以由过滤步骤确定并且所述过滤器系统容易地适用于催化气相反应阶段的各种需要。

该目标通过具有权利要求1的特征的催化过滤器系统而被满足。

本发明的催化过滤器系统具有容器，容器中具有分隔壁，同时所述分隔壁将未净化气体室与净化气体室分离并且设置成容纳所使用的多个滤烛。

通常，所述滤烛下游的顶部空间（其对于安装和/或更换时处理滤烛而言是必须的）可以被用于容纳第一催化介质，所述催化介质与滤烛分开。

因而，要被处理的烟道气的表面速度可以通过滤烛的过滤容量而被控制，所述滤烛的数量和尺寸可以适应于特定的过滤任务。催化级，即滤烛下游的第一催化介质的容量可容易地适应于由烟道气的污染物所带来的需要，所述烟道气污染物要在催化气相反应中被去除或者被转化。

在根据本发明的优选的催化系统中，滤烛包括催化剂并且用作催化滤烛。

因此，催化气相反应可能已经在滤烛中发生并且滤烛下游的第一催化介质用于将净化气体的残留污染物转化至要求的水平。

在本发明的催化过滤器系统中所使用的滤烛优选包括过滤元件上游的外过滤膜。

过滤膜可优选地被选择为精细过滤型。精细过滤型膜能保留尺寸小至小于大约1μm，例如大约0.5μm的颗粒。

本发明提供了在相同的壳体中催化介质和滤烛的布置并且仍然提供使过滤器系统适应于多种过滤应用（例如，（应用）在烟道气过滤中）的灵活性，并且允许过滤级和催化级两者都可以被保持在相同的温度，而无需加热装置，从而改善了催化过滤器系统的效率。

较高的温度通常加速催化气相反应的反应速度并且经常是所需的。根据本发明，当所述气态流体与第一催化介质接触时在升高的温度下进入催化过滤器系统的气态流体基本保持这种温度。因而，在许多应用中不需要加热系统来保证满意的反应速度。

在本发明的催化过滤器系统的一些实施例中，过滤器系统还可以包括第一催化介质下游的第二催化介质或（甚至）第二催化介质下游的另外的催化介质。

优选地，第一和/或第二催化介质包括过滤元件，所述过滤元件具有大约等于或大于滤烛的平均孔径尺寸的平均孔径尺寸。

根据本发明的催化过滤器系统的另一有利的实施例，倒流装置设置成与净化气体室流体连通。

优选在过滤容器中分隔壁被水平取向，使得被容纳在分隔壁的开口中的滤烛从该分隔壁悬吊进入未净化气体室。这种布置使得能通过插入不同数量的滤烛和/或不同长度的滤烛而改变过滤容量，从而允许系统的过滤器表面面积和过滤容量相对于对于各种应用的具体要求而调整。

在本发明的又一实施例中，催化过滤器系统包括第一或者第二催化介质，所述第一或者第二催化介质以保险丝的形式被提供。保险丝催化元件通常具有深过滤结构并且在滤烛断裂时用作安全措施。随后保险丝催化元件禁止未被过滤的未净化气体进入净化气体室。优选地，对于每个滤烛提供一个保险丝催化元件。

流体连接至净化气体室的倒流装置优选连接至第一催化介质上游的净化气体室。

如果第一催化介质应包括过滤元件或者应采取过滤元件的形式，则优选具有倒流装置，该倒流装置设置成以便所述倒流装置被流体连接至第一催化介质下游的所述净化气体室。

通过操作这种根据本发明的优选催化过滤器系统，同时能不仅再生第一催化介质的过滤元件，而且还再生滤烛。

通过倒流装置将倒流气体供入过滤器系统时，滤烛上游的未净化气体入口可作为倒流气体的出口而被操作。

本发明的过滤器系统通常包括容器，所述容器包括在分隔壁下游的位置从容器主体容器的可分离部分。更加优选地，容器的可分离部分被设计成容纳第一和/或第二催化介质。

如果过滤器系统包括倒流装置，则所述倒流装置优选地与分隔壁和滤烛一起被容纳在容器的主体中。

滤烛可以具有多孔主体（其在上游侧上具有过滤膜）。滤烛的多孔主体可以另外浸渍有催化剂。滤烛随后用作催化滤烛。

非催化滤烛以及催化滤烛优选是中空圆柱形。在一些情形中，这种滤烛的内部空间可额外部分地或者完全地填充有催化材料（特别地采取泡沫、纤维或者颗粒粒子的形式），其中颗粒粒子的形式可设置为固定床。

用于第一、第二或者任何其它的催化介质的催化元件的类型可以从催化固定床、纤维垫、泡沫结构、管状元件、板和/或蜂巢状结构选择。

催化元件可以包括浸渍有催化剂的多孔主体，所述多孔主体具有内部（形成用于流体流动的空间）。在元件内部提供的空间可另外容纳其它催化剂材料。因而，被催化剂浸渍过的多孔主体可以具有内部空间，所述内部空间被部分地或者完全地用泡沫、颗粒粒子或者纤维的被催化剂浸渍过的材料来填充。典型的实例是管状元件或者盒型元件。

总而言之，形成催化介质的一部分的催化元件可以是相当多样的结构，例如，管状，盒型、板形，块形或者采取纤维垫的形式。

用于第一、第二和任何其它催化介质的催化元件的典型实例如下：

－催化剂浸渍过的保险丝，其具有多孔主体，所述多孔主体由烧结陶瓷颗粒粒子和/或纤维或者泡沫制成并且优选具有大约10至大约500μm的平均孔径尺寸，更优选地为大约50至大约200μm。优选每个滤烛设置一个保险丝。

－催化剂浸渍过的多孔主体，所述多孔主体由大约10至60ppi(每英寸的孔数)，更优选地为大约30至大约45ppi的烧结颗粒粒子的陶瓷泡沫制成，所述烧结颗粒粒子具有从大约0.1至大约100μm，更优选地为大约0.3至大约30μm的粒子尺寸。

－催化剂浸渍过的多孔主体，所述多孔主体由具有大约1至大约50μm，更优选地为大约2至大约10μm的平均纤维直径的陶瓷纤维制成。优选的平均纤维长度在大约1至大约20mm的范围内。

－催化粒子的固定床，所述催化粒子具有从大约10μm至大约30mm，更优选地为大约100μm至大约10mm的平均粒子尺寸。

本发明的催化过滤器系统的应用覆盖了各种类型的热气体过滤应用，其中粒子的去除能与催化气相反应结合。本发明还可以被用于以下情况：煤炭或者生物质气化中的热气体净化、烧结厂或者炼焦炉设备的废气净化、电厂和焚化炉的废气净化、类似在FCC（流体催化裂化）装置的精炼方法或者在化工工艺中、在水泥工业等中。

催化陶瓷滤烛在WO 2006/037387A1和EP 2017003A1中被公开，所述催化陶瓷滤烛对于提供被容纳在分隔壁中的多个滤烛是特别有用的。

根据附图和实例，结合具体实施例来更详细地讨论本发明的优点。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的第一催化过滤器系统的示意图；

图2示出了根据本发明的第二催化过滤器系统的示意图；

图3A和3B示出了在图2的第二催化过滤器系统中所使用的催化介质的细节；

图4示出了根据本发明的第三催化过滤器系统的示意图；

图5更详细地示出了在图4的第三过滤器系统中所使用的多孔催化主体件；

图6示出了第四催化过滤器系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了本发明的催化过滤器系统10的示意图，催化过滤器系统10包括圆柱形容器12，圆柱形容器12的内部被分隔壁14分成未净化气体室16和净化气体室18。

通常，圆柱形容器的尺寸包括范围为大约1m至大约6m或者更大的直径和范围为大约4m至大约24m或者更大的高度。

为了进入容器12的内部进行维护或者修理，容器可以被分成下部固定部分和上部可移除部分。但是，非常大的容器通常设置有在围起净化气体室的容器壁上的能关闭（closable）的开口（未示出），以便人员可以进入容器。

分隔壁14具有多个开口20，多个开口20接收多个滤烛22。滤烛22借助一个端部被容纳在分隔壁14中，使得滤烛22的主体从分隔壁基本竖直地悬吊进入未净化气体室16。

未净化气体入口24被连接至容器12，使得未净化气体入口24与未净化气体室16直接连通。净化气体室18与净化气体出口26流体连通。

在多个滤烛22的下游，即在净化气体室18内的滤烛的上方容纳有倒流装置28，倒流装置28用于产生反向流体流，以便间歇地再生滤烛22。在容器12的底部提供能关闭的出口29，以便允许从容器12间歇地去除颗粒物质。

在进一步的下游，即在倒流装置28的上方，第一催化介质30设置在净化气体室18中，第一催化介质30用于在净化气体流体中去除气态污染物。

滤烛22可以从传统的非催化或催化滤烛中选择。

表面速度能被增加至由滤烛22的过滤容量所确定的最大可能的速度。根据在具体应用中净化气体的污染物负载，催化介质30的容量被调整，和/或使用催化滤烛来替代非催化滤烛。因此在所有工作条件下都能确保希望的转化率。

图1中的催化介质30可以从宽范围的催化介质中选择，催化介质可以包括保险丝、陶瓷泡沫的多孔主体、烧结颗粒的多孔主体和/或纤维性颗粒、固定床催化剂等。

图2示出了根据本发明的另一催化过滤器系统40，该催化过滤器系统40包括圆柱形容器42，圆柱形容器42的内部通过分隔壁44被分成未净化气体室46和净化气体室48。

分隔壁44具有多个开口50，多个开口50适用于密封地容纳滤烛52，滤烛52从水平布置的分隔壁44悬吊进入未净化气体室46。未净化气体入口54设置在容器42的下部并且布置成与未净化气体室46流体连通。

在上部中，容器42包括净化气体出口56，净化气体出口56与净化气体室48流体连通。

在分隔壁44的下游侧上，即容器42的上部，存在有在下文中被称为容器的可分离部分58，该部分58被设计成能与容器42的主体分离。容器的可分离部分58通常容纳前述净化气体出口56并提供容纳第一催化介质（和任何其它催化介质，如果能应用的话）的空间，根据本发明的第一催化介质被布置在滤烛下游。

在图2中示意性地示出的本发明的实施例中，第一催化介质包括三个蜂巢状催化元件60，61,62，蜂巢状催化元件60,61,62被可交换地固定在容器42的上部可分离部分58中。

尽管图2示出了相互间隔开的催化元件60、61、62，但是催化元件60、61、62在替代的实施例中可同样地以相互直接接触的方式布置。

各个蜂巢状催化元件可以由多个单独的子单元构成，子单元例如在共同的框架结构中被组装。

离开滤烛52并且进入净化气体室48的净化气体在借助净化气体出口56离开容器42之前必须穿过第一催化介质的蜂巢状元件60、61和62。

蜂巢状元件的数量可相对于未净化气体的污染（程度）被调整，以便流体气体一次通过容器42就实现希望的NOx的转化。

在图3A和3B中示出了可以被用作催化元件60、61和62的蜂巢状结构的典型实例。从图3A和3B的对比中显然可知蜂巢状结构不必具有六边形结构的通道，而是还可以具有不同的截面形状，例如，如在图3B中所示出的正方形的截面通道。

进入净化气体室48的净化气体穿过蜂巢状元件60’,61’,62’和60”,61”62”中的大量通道66，68,与由这些蜂巢状结构所支撑的催化剂紧密接触。

如结合已经在图1中示出的实施例所描述的，有利地是具有设置在滤烛42的下游侧上并仍然在蜂巢状元件60、61和62的上游的倒流装置64，以便通过气体的反向流动而提供间歇地再生滤烛的可能性。更优选地，倒流装置64位于容器42的主体中并且不在可分离部分58中。在容器42的底部，容器42包括能关闭的出口65，出口65用作间歇地去除在倒流装置64的工作期间从滤烛释放的颗粒物质。

图4以催化过滤器系统80的形式示出了本发明的另一实施例，催化过滤器系统80包括容器82，容器82被水平取向的分隔壁84分成未净化气体室86和净化气体室88。容器82可以是圆柱形或者是矩形形状。

分隔壁84具有以密封方式容纳滤烛92的多个开口90，使得滤烛从隔板84悬吊并且延伸进入未净化气体室86。未净化气体入口94设置在容器82的下部并且与未净化气体室86直接连通。

在容器82的上部，容器82包括净化气体出口96，净化气体出口96与净化气体室88连通。

如已经结合图2所描述的，容器82被分为能相互分离的两个部分，即，上部的可分离部分98容纳第一催化元件和（在第一催化元件100被容纳于其中的位置下游的）净化气体出口96。在第一催化元件100和分隔壁84之间设置有倒流气体装置102，倒流气体装置102允许使气体倒流穿过滤烛92进入未净化气体室86，以便间歇地再生滤烛92。

通过倒流从滤烛92去除的粒子在容器82的最下面部分104中被收集并且穿过能关闭的出口105而被间歇地去除。

未净化气体入口94可以作为用于倒流气体的出口而被操作。

第一催化介质100由多个催化元件106构成，多个催化元件106优选是由纤维、颗粒和/或泡沫制成的中空的圆柱体，中空的圆柱体的结构在图5中更为详细地示出。在催化元件106用作保险丝的情形中，基于纤维和/或粒状颗粒的结构是优选的。催化元件106优选被容纳在圆柱形壁108中，圆柱形壁108包括多个开口107，开口107以密封的方式容纳单独的催化元件106。圆柱形壁108在其顶部110封闭并且在其下端打开，圆柱形壁108的下端与净化气体室88直接流体连通。

另外，圆柱形壁108的下端密封连接至上部的可分离的容器部分98的壁，使得从过滤元件92离开并且进入净化气体室88的净化气体在通过净化气体出口96离开系统80之前必须穿过容纳在圆柱形壁108中的各催化元件106。圆柱形壁108由此将净化气体室分成隔间，一个隔间在催化介质100和其催化元件106的上游，而另一隔间在催化介质100的下游。圆柱形壁108的外直径在某种程度上小于容器82的上部可分离部分98的内直径，以便不阻碍从催化元件106进入壁108的周边容积的流体的流动，壁108的周边容积与净化气体出口96流体连接。

容器82可以是矩形截面。容纳第一催化介质100的催化元件106的壁108随后也被通常设计成围起矩形空间。

催化元件106可以是具有下部和上部的扁平多孔壁的盒子型结构。尽管在一个实施例中侧表面可以对于净化气体是密封的，但是在其它实施例中侧壁可以由与下壁和上壁相同的材料制成。一个侧壁包括与壁108中的开口107相匹配的开口。

图5详细地示出了被容纳在壁108中的一个催化元件106。催化元件106具有圆柱体112，圆柱体在其一端通过密封底板114被封闭。圆柱形催化元件106的密封底板114可以是不渗透流体的或者可以由与圆柱壁112相同的材料制成，从而额外地有助于（在进入催化元件106的净化气体中仍然包含的）污染物的催化转化。

圆柱体112的另一端是开放的并且被连接至壁108，使得壁108中的对应的开口107允许净化气体离开催化元件106并且通过净化气体出口96而离开系统。

在图6中示出了本发明的又一个实施例，在该实施例中催化过滤器系统120包括容器122，容器122是基本圆柱形的形状。

容器122通过分隔壁124被分成未净化气体室126和净化气体室128。

分隔壁124包括多个开口130，开口130被设计成密封地容纳滤烛132，滤烛132被插入开口130中并且从分隔壁124悬吊进入未净化气体室126。

容器122还包括未净化气体入口134，未净化气体入口134与未净化气体室126直接流体连通。

在容器的上部上，容器122包括净化气体出口136，净化气体出口136与净化气体室128流体连通。

净化气体室容纳第一催化介质138和可选择的第二催化介质139。

而且，容器122被有利地分成可分离部分和主要部分，上部的可分离部分140容纳净化气体出口136和第一催化介质138和可选择的第二催化介质139。

第一催化介质138可以采取固定床的形式。替代地，它能由块形陶瓷泡沫元件或者纤维垫构成。

例如，第二催化介质139可以具有浸渍有催化剂的蜂巢状结构。该催化剂可不同于第一催化介质138，以便帮助从净化气体中去除其它污染物。

经过催化介质138和139之后，净化气体穿过净化气体出口136离开系统120。

此外，容器122在其主要部分中包括倒流装置142，倒流装置142与图1、2和4的先前所讨论的实施例的倒流装置用于同一目的。颗粒物质可以间歇地从容器122的底部通过能关闭的出口143被去除。

容器122的上部可分离部分140通过径向向外延伸的凸缘144、146被连接至容器122的主要部分，凸缘144、146允许在容器122的主要部分上密封地安装可分离部分140。

在前面所讨论的图的所有的实施例中，烟道气以基本不变的温度从未净化气体室穿过过滤元件进入净化气体室并且随后穿过第一催化介质。

出于该原因，当烟道气进入容器时催化介质的温度被加热至与烟道气大致相同的温度，而无需具有被提供的加热装置。

由此能提供催化介质的高催化活性。

为了额外地提高催化转化，在上面所讨论的任何一个实施例中的分隔壁中所容纳的滤烛都可被设定为催化滤烛，即，滤烛已经在其过滤元件结构中包括沉积的催化剂。

相似地，根据需要，第一催化介质可被第二催化介质或者甚至更多的催化介质所补充。

由于以催化过滤器系统的容器的主轴的竖直取向定位催化过滤器系统的容器在多方面是有利的，所以所描述的所有的实施例都使用这种取向。但是，应当注意到本发明的过滤器系统当然可同样以容器的主轴线的水平取向工作。

参考实例

在本参考实例中，使用了如同在图1中所示出的催化过滤器系统，在该催化过滤器系统中滤烛是传统的DeNOxCatFil催化过滤元件，DeNOxCatFil催化过滤元件通常可以在市场上从Pall FiltersystemsGMBH公司获得。但是，催化介质30被省略。这些过滤元件的尺寸是：60mm的外直径和大约1515mm的长度。滤烛的成分以及滤烛的制造工艺已经在WO 2006/037387A1的实例1中被描述，在此通过参考将其整体并入。

这些过滤元件被用于典型的DeNOx应用中，在典型的DeNOx应用中NO的入口浓度总计为大约300ppmV并且要求大约90%的No转化。

催化过滤元件的表面速度必须被限制到60m/h，以便实现要求的No转化。粗略地，在300℃的典型工作环境下必须使用1500个上述规格的催化过滤元件以在3年期间保证大约90%的NO成分的转化。

如果催化过滤器系统的容器的直径必须被减小，例如由于成本的原因，则催化过滤元件的数量可以被减小至1000。如果体积流量保持恒定，则导致90m/h的表面速度。在这种情形中，在300℃的温度，仅可以保证3年期间大约80%的No转化。

实例1

根据本发明的实例1的催化过滤器系统使用了与参考实例中相同的DeNOxCatFil催化过滤元件。催化过滤元件的数量是1000以便减小容器成本并且表面速度被设定为90m/h。

为了将No转化率从大约80%增加到大约90%（能保证持续3年时间），另外使用尺寸为60/44×1000mm（外径/内径×长度）的数量为1000个的管状催化元件106作为DeNOxCatFil滤烛92下游的第一催化介质100，该第一催化介质100可以按在图4和5的实施例中所示意性地示出的情况来安装。

对于这种催化多孔元件106的主体的制备，使用了尺寸为60/44×1000mm的由SiC颗粒粒子（其具有从大约550μm至大约750μm的平均直径）和SiO₂-Al₂O₃基纤维（其具有大约2至大约3μm的厚度和在大约1至大约5mm范围的长度）制成的中空圆柱元件，颗粒粒子对纤维的质量比为大约40:1至大约50:1。

为了在大气条件下烧结该颗粒粒子和纤维的混合物，根据混合物质量，重量百分比为16.4%的烧结助剂被添加至颗粒粒子和纤维的混合物。典型的烧结助剂是粘土。

烧结元件主体（其具有150±20μm的平均孔径尺寸和42±5%的体积百分比的孔容积）的催化活化利用初湿含浸技术通过使用（成分为TiO₂-V₂O₅-WO₃(参见WO 2006/037387A1的实例1)的）SCR（可选择的催化还原）催化剂来进行。相对于利用（具有大约50m²的BET表面的）TiO₂粉末的悬浮液获得的元件主体的烧结坯体，在第一步骤中沉积的TiO₂的重量百分比是大约1.5。

在共同的随后的步骤中沉积的V₂O₅和WO₃的合适的量分别是大约0.3%的重量百分比和大约2%的重量百分比。

对应于未净化气体的90m/h的表面速度的体积流量导致了当穿过第一催化介质的催化元件时净化气体的表面速度为130m/h，因为与滤烛92的表面面积相比催化元件的表面面积较小。

如果NH₃/NO的比率被调整为1并且O₂含量被调整为体积百分比为3%，当这些催化元件被用作第一催化介质100（其温度为300℃和表面速度为130m/h）时由这些催化元件所提供的NO转化总计为大约60%。

催化过滤元件92和催化元件106的组合转化率总计为大约90%并且在大约3年的期间内都能被保证。

实例2

实例2基于参考实例中所描述的催化过滤器系统的用途，其中催化过滤元件的数量已经被限制为1000并且表面速度被设定为90m/h。

为了将NO转化率提高至90%（能保证经过3年的时间），将数量为4300个的管状催化陶瓷泡沫元件（其是30ppi(每英寸孔数)型的并且尺寸为40/10×500mm）作为DeNOxCatFil元件下游的第一催化介质100。因此当进入第一催化介质100时获得的净化气体的表面速度为90m/h。

为了制备尺寸为40/10×500mm的合适的催化陶瓷泡沫元件，30ppi的Al₂O₃基管状陶瓷泡沫主体被催化活化（采用成分为TiO₂-V₂O₅-WO₃的SCR催化剂利用在完全红外干燥之后的湿法浸渍技术）。湿法浸渍技术类似于在WO 2006/037387A1的实例1中所描述的二步骤浸渍方法，尽管固体石蜡涂覆步骤被省略。相对于陶瓷泡沫主体的坯件，通过使用（具有50m²的BET表面的）TiO₂粉末的悬浮液在Al₂O₃基陶瓷泡沫主体上沉积的TiO₂的量是0.7%的重量百分比。在背离前面参考的参考实例1的程序的完全红外干燥之后，进行在300℃持续5小时的热处理。V₂O₅和WO₃的装载量分别是0.7%和1.2%的重量百分比。

如果所提供的NH₃/NO的比率为1并且O₂含量为3%的体积百分比，则这种被用作第一催化介质100的管状催化元件在300℃和90m/h的表面速度的情况下NO转化总计为60%。

催化过滤元件和第一催化介质的组合转化率总计为大约90%并且能保证三年的时间。

由于数量被限制为1000的滤烛和另外的4300个催化元件，过滤器系统的容器的尺寸减小，相应地该系统的成本也可减小。使用的滤烛的数量越高，容器所需要的直径越大，这极大地增加了提供过滤容器的成本。

另一方面，当过滤容器的高度需要增加以便增加净化气体室的体积从而容纳其它催化介质时，成本的增加相对低。

实例3

实例3展示了本发明的催化过滤器系统在焦油重整过程中的使用。在图4的催化过滤器系统中，使用了用于粒子分离和催化焦油重整相结合的催化滤烛92，以替代DeNOxCatFil滤烛。

包含5g/Nm³的萘的3100Nm³/h体积流量的模型生物质气化气体（model biomass gasification gas）作为焦油模型化合物（tar modelcompound）以850℃在大气压力下被供入系统。

在该情形中，模型生物质气化气体包含体积百分比50vol%的N₂，12vol%的CO，10vol%的H₂，11vol%的CO₂，5vol%的CH₄和12vol%的H₂O。

采用660个Al₂O₃基颗粒烧结焦油重整催化过滤元件（尺寸为60/40×1500mm，表面速度为72m/h）在存在100ppmV H₂S的情况下，实现了60%的转化。

根据US 2009/0019770A1的实例1的教导制备催化过滤元件，做出以下修改：

SiC颗粒被相同尺寸的铝颗粒替换。

莫来石膜被氧化铝的类似膜替换。

在第一浸渍步骤中，MgO-Al₂O₃装载从重量百分比0.9%减小到重量百分比0.8%。

在第二浸渍步骤中，合适的六水合硝酸镍溶液被用于生产相对于MgO-Al₂O₃装载坯件重量百分比为60%的氧化镍装载。

US 2009/0019770A1在此通过参考全部并入。

为了在上面的条件下在850℃将萘的转化从60%提高至大约90%，（根据本发明以作为第一催化介质100的并且尺寸为40/20×500mm的）采取45ppi的管状催化陶瓷泡沫元件的形式的催化介质可在焦油重整催化滤烛92的下游被使用，如在图4和5中所示出的。

使用完全红外干燥之后的湿法浸渍技术，通过45ppi型的Al₂O₃基陶瓷泡沫主体的催化活化来制备这种催化陶瓷泡沫元件的主体（类似于在US 2009/0019770A1的实例1中所描述的方法），尽管两个固体石蜡涂覆步骤被省略。在两个连续的步骤中分别相对于陶瓷泡沫的坯件的重量百分比分别为6.2wt%和3.7wt%的MgO-Al₂O₃和NiO被沉积。

使用数量为1200个的催化陶瓷泡沫元件导致表面速度为170m/h。对于在颗粒烧结催化滤烛下游的该催化介质，在850℃获得了70%的萘转化。

总体地，在这些条件下实现了88%的萘转化并且允许在生物质气化中有更高的合成气和氢气的产量。

本发明在上述条件下首次获得高达大约90%的转化率。

通过用另外的催化剂材料来部分地或者完全地填充催化滤烛的内部空间，可以获得进一步的改进。从而能获得甚至更高的转化率。

另外地或者替代地，催化过滤元件的数量可以被减少，因而允许催化过滤器系统的容器的直径被减小。因为工作温度高，通过减小容器直径获得非常高的成本节约。

作为其他替代方案，管状催化陶瓷泡沫元件的数量也可以被减少。

Claims

1.一种催化过滤器系统，所述催化过滤器包括：具有流体入口和流体出口的过滤容器；设置在所述过滤容器的内部中的分隔壁；和多个滤烛；

其中所述分隔壁将所述内部分为未净化气体室和净化气体室；

其中所述分隔壁包括被设计成密封地容纳所述多个滤烛的多个开口；

其中所述流体入口布置成与所述多个滤烛上游的所述未净化气体室流体连通；

其中所述流体出口布置成与所述多个滤烛下游的所述净化气体室流体连通；并且

其中所述催化过滤器系统包括被容纳在所述净化气体室中的第一催化介质，所述净化气体室在所述滤烛下游和所述流体出口上游。

2.根据权利要求1所述的催化过滤器系统，其中所述滤烛包括催化剂。

3.根据权利要求1或者2所述的催化过滤器系统，其中所述滤烛包括过滤元件上游的外过滤膜。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的催化过滤器系统，其还包括在所述第一催化介质下游和所述净化气体出口上游的第二催化介质。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的催化过滤器系统，其中所述第一催化介质和/或所述第二催化介质包括过滤元件，所述过滤元件的平均孔径尺寸大约等于或大于所述滤烛的平均孔径尺寸。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的催化过滤器系统，其中所述多个滤烛从所述分隔壁悬吊并且从所述分隔壁延伸进入所述未净化气体室。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的催化过滤器系统，其中所述第一催化介质和/或所述第二催化介质以保险丝的形式被提供。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的催化过滤器系统，其还包括容纳在所述净化气体室中的倒流装置。

9.根据权利要求8所述的催化过滤器系统，其中所述倒流装置被定位于所述第一催化介质上游的所述净化气体室中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的催化过滤器系统，其中所述容器包括可分离的上壳体部分，所述可分离的上壳体部分被连接至过滤容器的在所述分隔壁下游的下部主要部分。

11.根据权利要求10所述的催化过滤器系统，其中所述可分离的壳体部分被设计成容纳所述第一催化介质和/或所述第二催化介质。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的催化过滤器系统，其中所述第一催化介质和可选择的第二催化介质以及任何其他催化介质包括采取固定催化床、纤维垫，泡沫结构和/或蜂巢状结构的形式的催化元件。