CN104607045A

CN104607045A - 壁流式干式脱硫过滤器

Info

Publication number: CN104607045A
Application number: CN201510055535.3A
Authority: CN
Inventors: 黄宏宇; 大坂侑吾; 刘学成; 何兆红; 呼和涛力; 邓立生; 王南南
Original assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Current assignee: Guangzhou Institute of Energy Conversion of CAS
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2015-05-13

Abstract

本发明公布了壁流式干式脱硫过滤器。该脱硫过滤器包括进气口，出气口，堵头，脱硫材料。该脱硫过滤器有许多蜂窝状的圆形孔道(也可以为三角形，四边形，六边形等多边形孔道)，其中有一些孔道用堵头堵住，尾气进入脱硫过滤器的进气口，就必须穿过孔道间低密度的薄壁才能从出气口排出，使尾气以较低的空速通过脱硫过滤器并与脱硫材料有更长的接触时间。壁流式脱硫过滤器孔道间的薄壁由低密度的脱硫材料构成。在低空速的条件下，本发明的壁流式干式脱硫过滤器有着更高的脱硫性能。

Description

壁流式干式脱硫过滤器

技术领域

本发明涉及机动车尾气净化领域，具体涉及壁流式干式烟气脱硫过滤器。

背景技术

燃料油燃烧废气中的二氧化硫是大气的主要污染物之一。当空气中的二氧化硫的含量高于100ppm时就会对人体产生危害，并且，发动机尾气中的二氧化硫会使脱除氮氧化合物的催化剂中毒，因此硫含量在燃料油中作为一项非常重要的指标进行限制。目前欧洲的柴油硫含量标准是不高于10ppm，这种不高于10ppm的柴油被称作“无硫柴油”，然而这种“无硫柴油”燃烧后所产生的二氧化硫也会降低脱除氮氧化合物的催化剂的活性。因此，开发了干式脱硫捕获装置来除去柴油机尾气中的二氧化硫来解决脱除氮氧化合物催化剂因二氧化硫中毒的问题。

日本专利JP2007231918A介绍了一种机动车尾气处理装置。该尾气处理装置包括一种SOx存储催化剂，颗粒过滤器和选择性催化还原催化剂SCR三个部分,其中将SOx存储催化剂置于尾气处理装置第一单元的脱硫过滤器中，这样可以减小SOx对脱除氮氧化合物催化剂的毒害作用。这种脱硫过滤器仍沿用传统尾气净化器的涂覆式结构。

目前，在脱硫过滤器中脱硫材料仍以涂料的形式涂覆在蜂窝状的堇青石陶瓷载体上。并且这种蜂窝状脱硫过滤器的孔道是贯通的，尾气可以顺畅地从孔道的进气口到达出气口，尾气在过滤器中的停留时间短，空速大，二氧化硫捕获效率低。尾气中的二氧化硫来不及被脱硫材料吸收，就已经到达了脱除氮氧化合物的催化剂，从而导致脱除氮氧化合物催化剂失活。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壁流式干式脱硫过滤器，以解决目前尾气在脱硫过滤器中停留时间短、空速大、脱硫效率低的问题。

本发明提供一种壁流式干式脱硫过滤器，有多个并排的孔道，相邻孔道交替封闭进气口或出气口(比如用堵头交替堵塞)；脱硫过滤器的相邻孔道间的过滤器壁由脱硫材料和粘结剂组成，粘结剂的重量为脱硫材料重量的3～10％，过滤器壁的孔隙率为30～80％，厚度为0.5～5cm，尾气进入脱硫过滤器的进气口后，必须穿过孔道间的过滤器壁才能从出气口排出。

上述脱硫材料选自MnO₂、Fe₂O₃、CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂、MgCO₃、K₂CO₃或Li₂CO₃其中一种或两种以上。

粘结剂选自粘土、水玻璃、聚乙烯醇或磷酸二氢铝等有机或无机粘结剂。

壁流式干式脱硫过滤器的孔道形状可以为圆形、三角形、四边形或其他多边形。优选地，孔道的截面积为0.5～1.5cm²，比如，可以为边长1cm的正方形。

堵头为陶瓷，如堇青石或钛酸铝等。

本发明壁流式干式脱硫过滤器的制备方法为：将脱硫材料和粘结剂相混合并加入少量的水，超声使其混合均匀，经挤压、机械加工成蜂窝孔或者多边形孔结构，最后573K～873K的温度下焙烧成型。使用陶瓷(比如，泡沫型堇青石陶瓷)形成外壳，并作为堵头堵住出气口或进气口，使用粘固剂将其粘在孔道上。

本发明的特点是：(1)壁流式干式脱硫过滤器包括进气口，出气口，堵头和脱硫材料。(2)壁流式干式脱硫过滤器相邻孔道交替封闭进气口和出气口(比如用堵头交替堵塞)，尾气进入脱硫过滤器的进气口后，就必须穿过孔道间的薄壁才能从出气口排出，尾气在脱硫过滤器的停留时间长，可以使尾气以较低的空速通过脱硫过滤器。(3)与涂覆式脱硫过滤器相比，壁流式干式脱硫过滤器相邻孔道间有一层低密度的脱硫材料，在相同体积的条件下能够捕获更多的二氧化硫，提高了二氧化硫的捕获量及二氧化硫的脱除效率。(4)在低空速的条件下，本发明的壁流式干式脱硫过滤器有着更高的脱硫性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。为了清晰简明，附图中的某些特征可非成比例的示意地显示。

图1是壁流式干式脱硫过滤器的立体结构图；

图2是图1中壁流式干式脱硫过滤器出气端的放大部分；

图3是壁流式干式脱硫过滤器的剖视图；

图4是本发明实施例1壁流式干式脱硫过滤器在不同空速下的二氧化硫捕获率随所处理二氧化硫的总量的变化曲线。

其中，10.壁流式干式脱硫过滤器；11.进气口；12.出气口；13.堵头；14.过滤器壁。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参考图1和图2，所有图中相同的附图标记表示相同或类似的部件。壁流式干式脱硫过滤器10由进气口11，出气口12，堵头13以及过滤器壁14组成，如图1所示。壁流式干式脱硫过滤器10如此命名是因为其相邻孔道的进气口11和出气口12交替封闭(如，可用堵头13交替堵塞)，过滤器壁14由脱硫材料和粘结剂组成，其中脱硫材料选自MnO₂、Fe₂O₃、CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂、MgCO₃、K₂CO₃、Li₂CO₃等具有脱硫性能的材料，粘结剂选自粘土、水玻璃、聚乙烯醇、磷酸二氢铝等有机或无机粘结剂。在未堵塞的进气口11，尾气可以进入壁流式干式脱硫过滤器10。由于与之对应的出气口被堵头13堵塞，尾气必须穿过孔道间的过滤器壁14才能从相邻的出气口12排出。参考图3，当尾气经进气口11进入壁流式脱硫过滤器的内部，由于与之对应的出气口12被堵头13堵住，迫使尾气经过相邻孔道间的一层过滤器壁14才能到达相邻的出气口12。

参考图1和图2，实施例中壁流式干式脱硫过滤器的进气口11未被堵头13堵住，则其相对应的出气口12就用堵头13堵住。进气口11和出气口12的孔道可以为圆形、三角形、四边形或者其他多边形的形状，截面积优选为1cm²，比如，可以是边长1cm的正方形。所述的堵头13为陶瓷(如堇青石或钛酸铝等)，制成进气口11和出气口12所对应的尺寸，然后采用合适的粘固剂(例如美国专利4455180号中所描述的粘固剂等)将其粘在孔道上。

实施例1：

一种干式脱硫过滤器，壳体和堵头为堇青石陶瓷，过滤器壁由MnO₂和粘土组成，粘土的重量为MnO₂重量的5％，过滤器壁的孔隙率为80％，厚度为2cm。过滤器的孔道机械加工为圆形，截面积为1.5cm²。

实施例2：

一种壁流式干式脱硫过滤器，壳体和堵头为堇青石陶瓷，过滤器壁由Fe₂O₃和水玻璃组成，水玻璃的重量为Fe₂O₃重量的10％，过滤器壁的孔隙率为30％，厚度为5cm。过滤器的孔道机械加工为三角形，截面积为0.5cm²。

实施例3：

一种壁流式干式脱硫过滤器，壳体和堵头为钛酸铝陶瓷，过滤器壁由CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂和磷酸二氢铝组成，磷酸二氢铝的重量为脱硫材料总重量的3％，过滤器壁的孔隙率为60％，厚度为0.5cm。过滤器的孔道机械加工为正方形，截面积为1cm²。

图4为本发明实施例1的壁流式干式脱硫过滤器在不同空速下的二氧化硫捕获率随二氧化硫的总量的变化曲线。在此实施例中，所用的脱硫材料为MnO₂，二氧化硫的浓度为100ppm，在空速分别为10000h^-1，20000h^-1，30000h^-1，50000h^-1对其进行脱硫性能测试。从图4结果可以看出，在低空速的条件下，本发明的壁流式干式脱硫过滤器有着更高的脱硫性能。

Claims

1.一种壁流式干式脱硫过滤器，有多个并排的孔道，相邻孔道交替封闭进气口或出气口，其特征在于，相邻孔道之间为一层过滤器壁，该过滤器壁由脱硫材料和粘结剂组成，粘结剂的重量为脱硫材料重量的3～10％，过滤器壁的孔隙率为30～80％，厚度为0.5～5cm。

2.如权利要求1所述的壁流式干式脱硫过滤器，其特征在于，所述脱硫材料选自MnO₂、Fe₂O₃、CaO、CaCO₃、Ca(OH)₂、MgCO₃、K₂CO₃或Li₂CO₃中的一种或两种以上。

3.如权利要求1或2所述的壁流式干式脱硫过滤器，其特征在于，所述粘结剂选自粘土、水玻璃、聚乙烯醇或磷酸二氢铝。

4.如权利要求1或2所述的壁流式干式脱硫过滤器，其特征在于，所述壁流式干式脱硫过滤器的孔道形状为圆形、三角形或四边形。

5.如权利要求1或2所述的壁流式干式脱硫过滤器，其特征在于，所述壁流式干式脱硫过滤器的孔道的截面积为0.5～1.5cm²。