CN106593593A - 催化转化器以及催化转化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境领域，具体而言，涉及一种催化转化器以及催化转化系统。催化转化器包括催化转化器壳体、与催化转化器壳体小间隙配合的催化转化器内管以及用于催化废气的多个催化元件。催化转化器内管设有催化反应腔，催化反应腔的内壁上沿废气流通方向排列设置用于放置催化元件的多个第一凹槽，每个第一凹槽的宽度与每个催化元件的厚度相匹配。每个催化元件包括多个气流通孔，相邻两个催化元件的多个气流通孔交错分布。整个催化转化器结构简单、拆卸方便、便于后期运行维护。催化系统的催化效果高、操作简便、后期维护所需资金少。

Description

催化转化器以及催化转化系统

技术领域

本发明涉及环境领域，具体而言，涉及一种催化转化器以及催化转化系统。

背景技术

催化剂是在催化反应中用于改变化学反应速率而不改变反应总标准的吉布斯自由能的物质。催化剂本身的组成、化学性质和质量在化学反应过程前后不发生变化。

现有的催化装置催化效率不高，而且催化装置内的催化剂容易脱落，进而降低催化剂对催化反应的催化效果。同时，在更换催化装置内的元件的时候操作繁琐，耗费较多人力以及物力。同时，后期的维护以及保修需要花费更多的资金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化转化器，其增大了催化剂与气体的接触表面积，提升了催化剂的催化性能，同时，便于催化元件的更换。

本发明的另一目的在于提供一种催化系统，该系统催化效果高、结构简单、便于操作，后期维护所需资金少。

本发明的实施例是这样实现的：

一种催化转化器包括催化转化器壳体、与催化转化器壳体小间隙配合的催化转化器内管以及用于催化废气的多个催化元件。催化转化器内管设有催化反应腔，催化反应腔的内壁上沿废气流通方向排列设置用于放置催化元件的多个第一凹槽，每个第一凹槽的宽度与每个催化元件的厚度相匹配。每个催化元件包括多个气流通孔，相邻两个催化元件的多个气流通孔交错分布。催化转化器内管的一端设有封堵催化转化器壳体的封堵件，封堵件远离催化转化器壳体的外壁设有拉环。

在本发明较佳的实施例中，上述封堵件包括密封圈、第一堵块以及第二堵块。第一堵块垂直于废气流通方向的表面设置有放置密封圈的第二凹槽。第一堵块和密封圈均位于催化转化器壳体内对催化转化器壳体密封。第二堵块位于催化转化器壳体外且与第一堵块的端部连接。第一堵块和第二堵块一体成型。

在本发明较佳的实施例中，上述封堵件设有与催化反应腔连通的废气出管，催化转化器还包括第一滤片。第一滤片设于废气出管于催化反应腔的连通处。

在本发明较佳的实施例中，上述催化元件为圆柱体。气流通孔的直径为圆柱体直径的1/10-1/5。

在本发明较佳的实施例中，上述催化元件的表面设有凸起结构和/或凹陷结构。

在本发明较佳的实施例中，上述催化元件设有凸起结构。凸起结构包括多个第一凸块，多个第一凸块设于催化元件表面。

在本发明较佳的实施例中，上述催化元件设有凹陷结构。凹陷结构包括多个第一凹槽，多个第一凹槽设于催化元件表面。

在本发明较佳的实施例中，上述催化元件包括凸起结构和凹陷结构。凸起结构包括多个第二凸块，凹陷结构包括多个第二凹槽。多个第二凸块与多个第二凹槽沿对应催化元件的长度方向交替设置。

在本发明较佳的实施例中，上述每个催化元件对应的每个气流通孔的孔壁上沿废气流经方向设有凸起结构和/或凹陷结构。

一种催化系统，包括上述催化转化器。

本发明实施例催化转化器的有益效果是：催化转化器内管与催化转化器壳体小间隙配合，保证了两者之间紧密的配合在一起。通过拉动拉环可以将催化转化器内管取出，便于催化元件的更换。通过设置第一凹槽，保证了了催化元件在催化转化器内管能保持固定的状态，同时保证了催化元件在催化转化器内管离开或者进入催化转化器壳体时不会被损坏，保证了催化元件的完整性。通过设置气流通孔增大了废气与催化剂的接触表面积增大了催化效率，同时，相邻两个催化元件的气流通孔交错分布进一步地提升了废气与催化剂的接触面积以及接触时间，更进一步地提升了催化转化器的催化性能。整个催化转化器结构简单、拆卸方便、便于后期运行维护。催化系统的催化效果高、操作简便、后期维护所需资金少。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的催化转化器的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的催化转化器的结构示意图；

图3为本发明第二实施例提供的催化元件的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的催化元件的结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的催化元件的结构示意图。

图标：100a-催化转化器；100b-催化转化器；110-催化转化器壳体；120-催化转化器内管；130-催化元件；121-催化反应腔；123-第一凹槽；125-气流通孔；140-封堵件；141-拉环；143-密封圈；145-第一堵块；147-第二堵块；149-第二凹槽；150-废气出管；151-第一滤片；153-第二滤片；160-凸起结构；161-第一凸块；162-圆柱体；164-半球体；170-凹陷结构；171-第三凹槽；182-凸起结构；184-凹陷结构；181-第二凸块；183-第四凹槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

如图1所示，本实施例提供一种催化转化器100a，其包括催化转化器壳体110，与催化转化器壳体110小间隙配合的催化转化器内管120以及用于催化废气的多个催化元件130。

催化转化器壳体110与催化转化器内管120小间隙配合既保证了催化转化器内管120可相对催化转化器壳体110进行运动，即可离开或进入催化转化器壳体110。有保证了催化转化器壳体110与催化转化器100a能够紧密的配合在一起，在未有外力的作用下，二者的相对位置不会发生改变。本实施例采用的小间隙配合的配合方式指催化转化器壳体110与催化转化器内管120之间的间隙存在间隙，但该间隙很小，使得两者可相对运动，但是不能进行自由转动，为一种较为精准的配合方式。

进一步地，优选催化转化器内管120为半圆柱体，便于通入废气。催化转化器内管120设有催化反应腔121，催化反应在催化反应腔121内进行。催化反应腔121的内壁上沿废气流通方向排列设置用于放置催化元件130的8个第一凹槽123，每个第一凹槽123的宽度与每个催化元件130的厚度相匹配，使得每个催化元件130可以恰好的被放进对应的第一凹槽123内。同时，由于第一凹槽123具有一定的深度，可以将放置在第一凹槽123内的催化元件130进行固定，催化元件130的不会发生偏移。保证催化转化器内管120进行相对运动时，催化元件130与催化转化器内管120共同运动即催化元件130也能被送出或送入催化转化器壳体110。并且有效地保证了催化元件130在运行的过程中不会发生弯折甚至是断裂，保证了催还元件的完整性，降低了生产成本。

优选地，催化元件130的直径的大小与第一凹槽123到催化转化器壳体110内壁之间的距离一致。此时，催化元件130可与催化转化器壳体110更好的匹配，催化元件130与催化转化器壳体110的内壁的间隙较小，以便更好地使流过的气体进行催化反应。

需要说明的是，第一凹槽123的个数可以根据生产需要进行适当的增减，或者直接多设置几个第一凹槽123，但是并不需要每个第一凹槽123内全部放置催化元件130，可以根据实际的需求选择性放置不同个数以及种类的催化元件130。提升了催化转化器100a整体的实用性和针对性，扩大了催化转化器100a的使用范围。

进一步地，每个催化元件130包括5个气流通孔125，相邻两个催化元件130的多个气流通孔125交错分布。每个催化元件130的表面和气流通孔125内壁均附着有催化剂，气体在流动的过程中与催化剂接触并发生反应，进而去除废气中的有害物质。同时，采用气流通孔125增大了废气与催化剂接触的表面积。而气流通孔125采用交错分布使得气体的流动方向曲折，进一步提升了气体与催化剂的作用时间，整体提升了催化转化器100a的催化性能。

优选地，气流通孔125的直径为催化元件130直径的1/10-1/5(本发明采用的气流通孔125的直径有1/10、3/20、1/5、1/6)。此时，气体流经气流每个催化元件130所受到的催化阻力最小并且流量较快。相邻两个催化元件130之间的距离为催化元件130直径的2/5-3/5(本发明采用的相邻两个催化元件130之间的距离为催化元件130直径的2/5、3/5、1/2、2/3)。此时，气体流量大、流动阻力小且与催化剂接触充分。

需要说明的是，催化元件130的表面和气流通孔125上附着的催化剂通过溶液浸渍/灼烧工艺制备，即将先催化剂加热使其变为液体，而后将开有气流通孔125的催化元件130侵入液体中，使得催化元件130表面、气流通孔125附着有催化剂液体，进而灼烧，使得催化剂液体重新变为固体并粘附在催化元件130的表面和气流通孔125的孔壁上。该方法制备的附着催化剂的催化元件130抗脱落性能良好。

需要说明的是催化元件130可以是泡化耐火砖材料、凹凸棒石、石棉块或者多孔表面的氧化铝块。气流通孔125的个数也可以根据气体的处理量、催化元件130的个数等综合进行合理的选择。气流通孔125可以在催化元件130未附着催化剂之前便开设好，也可在催化元件130表面附着催化剂后再开设气流通孔125。

催化转化器内管120的一端设有封堵催化转化器壳体110的封堵件140，封堵件140远离催化转化器壳体110的外壁设有拉环141。从而可以通过拉环141将催化转化器内管120从催化转化器壳体110内拉出，便于对催化元件130进行清洗更换等操作，并且使用拉环141对催化转化器内管120进行拉出时，能够方便快捷地拉出催化转化器内管120，节约人力以及物力。

再参见图1，进一步地，封堵件140包括密封圈143、第一堵块145以及第二堵块147。第一堵块145垂直于气流通方向的表面设置有放置密封圈143的第二凹槽149，第一堵块145和密封圈143均位于催化转化器壳体110内对催化转化器壳体110密封。由于密封圈143具有一定的弹性，在催化转化器内管120被送入或送出催化转化器壳体110时，密封圈143能够在催化转化器壳体110端部的挤压下发生弯折或扭曲，进而离开或进入催化转化器壳体110。同时第二凹槽149具有一定的深度，密封圈143在运动的过程中不会脱离封闭件。

第二堵块147位于催化转化器壳体110外且与第一堵块145的端部连接，第一堵块145和第二堵块147一体成型。第二堵块147位于催化转化器壳体110外进一步保证了封闭件对催化转化器壳体110外的密封，提升了催化转化器100a整体的密封性能。

需要说明的是，封堵件140为金属制成，保证了在催化反应加热的过程中封堵件140不会发生变形或者反应，进而影响催化转化器100a的正常运行。

优选地，封堵件140设有与催化反应腔121连通的废气出管150，催化转化器100a还包括第一滤片151。第一滤片151设于废气出管150于催化反应腔121的连通处。第一滤片151用于截留废气流经催化元件130以及气流通孔125时所吹落的催化剂颗粒。降低了经过催化的气体内有害物质的含量，同时，节约了截留的催化剂颗粒可以回收利用，减少了催化剂的使用量，节约成本。

上述催化转化器结构简单、便于更换催化元件130、减少了维护成本。同时通过设置交错分布的气流通孔125增加了废气与催化剂的接触面积，提升废气流通速率，整体提升了催化转化器的催化性能，扩大了催化转化器使用的范围。

第二实施例

本实施例提供的催化转化器100b的结构与实施例1提供的催化转化器100a的结构基本一致，区别点在于，本实施例提供的催化转化器100b增设有第二滤片153，且催化元件130的结构略有不同。

参见图2，第二滤片153设置在每个催化元件130的出气一侧，用于截留气体流动所吹落的催化剂颗粒。优选地，为了进一步提升催化效果，在第二滤片153靠近催化元件130的出气的一面也可附着催化剂，而在相对的一面设置一层薄纱用于截留催化剂颗粒。

需要说明的是，第二滤片153可以仅为一层薄纱用于截留催化剂颗粒。同时，在保证催化效果的情况下，尽可能的提升废气流通的速率，可将第二滤片153间隔设置或者仅设置在靠近废气出管150的2-3个催化元件130的出气口的一侧。同时，此时可取消第一滤片151，以增大气体流量。

参见图3，催化元件130表面设有凸起结构160，凸起结构160包括多个第一凸块161。催化元件130表面还设置有与第一凸块161相匹配的第一盲孔。每个第一凸块161包括圆柱体162和半球体164。每个圆柱体162的一端均与对应的第一盲孔卡接。催化元件130表面设置上述结构能够增加附着催化剂的量，同时，增加催化剂与废气接触的表面积，提升催化反应的效率。

需要说明的是第一凸块161的结构不限于上述的圆柱体162和半球体164，圆柱体162可以换为椭圆柱、长方体、梯形等几何体，半球体164也可换为椭球、正方体等结构。催化元件130表面也可不设置第一盲孔，第一凸块161与催化元件130表面直接一体成型也可。

参见图4，催化元件130表面设有凹陷结构170。凹陷结构170包括多个第三凹槽171。多个第三凹槽171沿垂直废气流通方向设置在催化元件130表面，同样可以增大气体与催化剂的接触面积。

需要说明的是，第三凹槽171的位置也可以催化元件130表面任意位置并且凹陷深度可以根据生产需求进行合理的设定。

参见图5，催化元件130包括凸起结构182和凹陷结构184。凸起结构182包括多个第二凸块181，凹陷结构184包括多个第四凹槽183。多个第二凸块181与多个第四凹槽183沿对应催化元件130的长度方向交替设置。同样第二凸块181的结构与第一凸块161结构不相同，第二凸块181仅为一个半球体。第四凹槽183的结构与第三凹槽171结构相同。

进一步地，每个催化元件130对应的每个气流通孔125的孔壁上沿废气流经方向设有凸起结构182(图未示)。该凸起结构182与催化元件130表面设有凸起结构182一致。

需要说明的是，气流通孔的孔壁上也可以设置凹陷结构，该结构与催化元件表面设置的凹陷结构一致。同时气流通孔上还可以同时设置凸起结构和凹陷结构。每个气流通孔内壁可以设置不同的凸起结构和/或凹陷结构。还可以同时在催化元件表面以及气流通孔内壁设置凸起结构和/或凹陷结构。

综上所述，本发明通过设置形状半圆柱体的催化转化器内管，使得气体与催化元件直接接触，简化催化转化器的结构。通过拉动拉环可以将催化转化器内管取出，便于催化元件的更换。通过设置第一凹槽，保证了了催化元件在催化转化器内管能保持固定的状态，同时保证了催化元件在催化转化器内管离开或者进入催化转化器壳体时不会被损坏，保证了催化元件的完整性。通过设置气流通孔增大了废气与催化剂的接触表面积增大了催化效率，同时，相邻两个催化元件的气流通孔交错分布进一步地提升了废气与催化剂的接触面积以及接触时间，更进一步地提升了催化转化器的催化性能。通过增设凸起结构和/或凹陷结构进一步地，增加了催化剂与气体接触的面积，提升催化转化器的催化效果。通过设置滤片，对气体吹落的催化剂颗粒进行截留，减少了避免已处理的废气再度被污染。整个催化转化器结构简单、拆卸方便、便于后期运行维护。

上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种催化转化器，其特征在于，包括催化转化器壳体、与所述催化转化器壳体小间隙配合的催化转化器内管以及用于催化废气的多个催化元件；所述催化转化器内管设有催化反应腔，所述催化反应腔的内壁上沿所述废气流通方向排列设置用于放置所述催化元件的多个第一凹槽，每个所述第一凹槽的宽度与每个所述催化元件的厚度相匹配，每个所述催化元件包括多个气流通孔，相邻两个所述催化元件的多个所述气流通孔交错分布；所述催化转化器内管的一端设有封堵所述催化转化器壳体的封堵件，所述封堵件远离所述催化转化器壳体的外壁设有拉环。

2.根据权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，所述封堵件包括密封圈、第一堵块以及第二堵块，所述第一堵块垂直于所述废气流通方向的表面设置有放置所述密封圈的第二凹槽，所述第一堵块和所述密封圈均位于所述催化转化器壳体内对所述催化转化器壳体密封，所述第二堵块位于所述催化转化器壳体外且与所述第一堵块的端部连接，所述第一堵块和所述第二堵块一体成型。

3.根据权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，所述封堵件设有与所述催化反应腔连通的废气出管，催化转化器还包括第一滤片，所述第一滤片设于所述废气出管于所述催化反应腔的连通处。

4.根据权利要求3所述的催化转化器，其特征在于，所述催化元件为圆柱体，所述气流通孔的直径为所述圆柱体直径的1/10-1/5。

5.根据权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，所述催化元件的表面设有凸起结构和/或凹陷结构。

6.根据权利要求5所述的催化转化器，其特征在于，所述催化元件设有凸起结构，所述凸起结构包括多个第一凸块，多个所述第一凸块设于所述催化元件表面。

7.根据权利要求5所述的催化转化器，其特征在于，所述催化元件设有凹陷结构，所述凹陷结构包括多个第三凹槽，多个所述第三凹槽设于所述催化元件表面。

8.根据权利要求5所述的催化转化器，其特征在于，所述催化元件包括凸起结构和凹陷结构，所述凸起结构包括多个第二凸块，所述凹陷结构包括多个第四凹槽，多个所述第二凸块与多个所述第四凹槽沿对应所述催化元件的长度方向交替设置。

9.根据权利要求1所述的催化转化器，其特征在于，每个所述催化元件对应的每个所述气流通孔的孔壁上沿所述废气流经方向设有凸起结构和/或凹陷结构。

10.一种催化系统，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的催化转化器。