CN110354855A - 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 - Google Patents
一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110354855A CN110354855A CN201910704245.5A CN201910704245A CN110354855A CN 110354855 A CN110354855 A CN 110354855A CN 201910704245 A CN201910704245 A CN 201910704245A CN 110354855 A CN110354855 A CN 110354855A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- inorganic film
- film tube
- temperature
- spin
- denitrification integral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 27
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims abstract description 25
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002803 maceration Methods 0.000 claims abstract description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 10
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 38
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 38
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 24
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 24
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 27
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 16
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
- B01D46/54—Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms
- B01D46/543—Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms using membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/88—Handling or mounting catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0215—Coating
- B01J37/0221—Coating of particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法，包括：将铜盐和铁盐按照1:1‑3:1的摩尔投料比溶于乙醇中，得到浸渍液；将氧化铝粉体加入到浸渍液中浸渍，剪切式超声搅拌一定时间后进行干燥、煅烧和研磨过筛，得到负载有铜铁活性组分的催化剂颗粒；采用旋涂设备将催化剂颗粒旋涂于无机膜管状支撑体表面，并取出旋涂过的管状支撑体进行高温烧结，得到该除尘脱硝一体化无机膜管。本发明还一并公开了在该制备方法中所使用的旋涂设备的具体结构以及采用该方法所制得的除尘脱硝一体化无机膜管。
Description
技术领域
本发明涉及烟气除尘脱硝技术领域，尤其涉及一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法。
背景技术
SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)技术是当今最成熟且应用最为广泛的一种脱硝技术，与其他脱硝技术相比，其脱硝效率高，能实现90％以上的脱硝效率，无二次污染，几乎没有副产物生成，即产物氮气的选择性较高，不存在二次污染的问题。无机陶瓷膜具有耐高温、耐化学腐蚀、机械强度高、孔径分布窄、微观结构可控、使用寿命长等特点，因此将无机膜分离技术引入到环保领域高温条件下的气固分离，开发适用于燃煤电厂锅炉、工业锅炉、建材、冶金等行业烟气、尾气的气固分离装置具有重要意义。
然而现有的陶瓷膜制备过程中多采用水溶液体系，其在分散和过滤等过程中容易导致颗粒的聚集而分散不均匀，进而影响后续的涂膜均匀性。而且当采用申请号201820360157.9中所公开的旋转扬射涂膜装置进行涂膜时，催化剂颗粒进入涂膜装置后，其涂膜的均匀性仍需进一步提高。因此，需要提供一种更好的除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法和设备。
发明内容
为此，本发明提供了一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法，以解决或至少缓解上面存在的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法，包括：将铜盐和铁盐按照1:1-3:1的摩尔投料比溶于乙醇中，得到浸渍液；将氧化铝粉体加入到所述浸渍液中浸渍，剪切式超声搅拌一定时间后进行干燥、煅烧和研磨过筛，得到负载有铜铁活性组分的催化剂颗粒；采用旋涂设备将所述催化剂颗粒旋涂于无机膜管状支撑体表面，并取出旋涂过的管状支撑体进行高温烧结，得到除尘脱硝一体化无机膜管。
可选地，在根据本发明的制备方法中，铜盐为Cu(NO3)2·3H2O，铁盐为Fe(NO3)2·9H2O，每克Al2O3粉体配比5mL浸渍液。
可选地，在根据本发明的制备方法中，剪切式超声搅拌时间为0.5-1.5h，干燥温度为65℃-85℃，煅烧温度为350℃-450℃，煅烧时间为1-3h，过筛目数为200-300目，高温烧结时升温速度不超过8℃/min。
可选地，在根据本发明的制备方法中，剪切式超声搅拌时间为1h，干燥温度为75℃，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h，旋涂操作的气体流量为0.8m3/h，涂膜时间为15min。
可选地，在根据本发明的制备方法中，高温烧结过程包括：按照3℃/min的升温速率从室温升至450℃后保温2h，并按照2℃/min的升温速率继续升温至1150℃后保温2h。
可选地，在根据本发明的制备方法中，无机膜管状支撑体包括基材支撑层和过渡层，催化剂颗粒旋涂于过渡层上。
可选地，在根据本发明的制备方法中，基材支撑体层由碳化硅构成，过渡层是碳化硅和氧化铝的混合物。
根据本发明的另一个方面，提供了一种在如上所述的制备方法中使用的旋涂设备，包括：气体发生装置，用于向外鼓吹气体；扬射装置，其顶部设有进料口，左右两侧分别设有第一进气口和第一出气口，该第一进气口通过管道与气体发生装置连接；和涂膜装置，包括釜体，该釜体的底部设有用于固定无机膜管状支撑体的固定盘，左侧设有第二进气口，该第二进气口通过管道与扬射装置连接，且该第二进气口处设有与釜体等高的弧形挡板，该挡板边缘为刀片型。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，固定盘为一个或多个，每个固定盘可带动其上的无机膜管状支撑体一起转动。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，每个无机膜管状支撑体的顶部设有一体成型的可活动压杆和密封盘，且压杆与密封盘在竖直方向上为中空结构以作为第二出气口。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，扬射装置在第一进气口上方设有截板，该截板为多孔状结构，每个孔状结构处均设置有锥形漏斗。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，扬射装置的底部内壁为斜坡结构，且斜坡末端设有废料出口。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，涂膜装置的釜体为圆筒型结构，挡板为四分之一圆弧。
可选地，在根据本发明的旋涂设备中，挡板厚度为2mm，挡板与釜体内壁相距5mm，锥形漏斗的下孔径为300目。
根据本发明的又一个方面，提供了一种采用如上所述的方法制备的除尘脱硝一体化无机膜管，包括：无机膜管状支撑体；以及旋涂于该无机膜管状支撑体表面的催化剂膜层，该催化剂膜层的催化剂颗粒通过将氧化铝粉体浸渍到铜盐和铁盐的乙醇溶液中得到。
根据本发明的技术方案，通过将铜盐和铁盐溶解到乙醇液中得到浸渍液，通过将Al2O3粉体在浸渍液中剪切式超声搅拌和干燥煅烧即可得到催化剂颗粒。这种方法能保障催化剂活性组分的均匀分散，且应用乙醇体系后直接进行干燥即可，避免过滤操作导致的颗粒聚集多大或颗粒不均匀。另外，本发明采用旋涂设备将催化剂颗粒旋涂于无机膜管状支撑体表面，该旋涂设备的涂膜装置采用挡板结构，催化剂颗粒进入涂膜装置后，经挡板的刀片式边缘高速切飞出去，能尽量持久地在涂膜装置内部形成环流，进而均匀涂覆在整个支撑体的表面。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。
图1示出了根据本发明一个实施例的除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法100的流程图；
图2示出了根据本发明一个实施例的负载有催化剂颗粒的无机膜管200的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的负载有催化剂颗粒的无机膜管的SEM图；
图4示出了根据本发明一个实施例的旋涂设备400的剖视图；
图5a-5c分别示出了根据本发明一个实施例的扬射装置420和涂膜装置430的连接方式的示意图；
图6示出了根据本发明一个实施例的挡板435的位置示意图；以及
图7示出了根据本发明一个实施例的无机膜管的烟尘捕集性能的效果图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
图1示出了根据本发明一个实施例的除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法100的流程图。如图1所示，该方法始于步骤S110中。
在步骤S110中，将铜盐和铁盐按照1:1-3:1的摩尔投料比溶于乙醇中，得到浸渍液。其中，铜盐可以为Cu(NO3)2·3H2O，铁盐可以为Fe(NO3)2·9H2O，当然不限于此。乙醇的质量浓度可以为15％～25％，当然不限于此，也可以是其他浓度设置。
随后，在步骤S120中，将氧化铝粉体加入到浸渍液中浸渍，剪切式超声搅拌一定时间后进行干燥、煅烧和研磨过筛，得到负载有铜铁活性组分的催化剂颗粒。
根据一个实施例，每克Al2O3粉体可配比5mL浸渍液，当然不限于此。剪切式超声搅拌可以加速铜盐和铁盐在乙醇液中的分散溶解，其超声搅拌时间可以为0.5-1.5h，优选地可以为1h。干燥温度可以为65℃-85℃，优选地可以为75℃。煅烧温度为350℃-450℃，优选地可以为400℃。煅烧时间为1-3h，优选地可以为2h。过筛目数优选地可以为200-300目，经研磨过筛得到200-300目的催化剂颗粒，记为Cu-Fe-Ox/Al2O3。
随后，在步骤S130中，采用旋涂设备将催化剂颗粒旋涂于无机膜管状支撑体表面，并取出旋涂过的管状支撑体进行高温烧结，得到除尘脱硝一体化无机膜管。
图2示出了根据本发明一个实施例的负载有脱硝催化剂颗粒的除尘脱硝一体化无机膜管200的结构图。如图2所示，无机膜管200包括无机膜管状支撑体210和催化剂膜层220，其中，无机膜管状支撑体210包括基材支撑层211和过渡层212，催化剂膜层220的催化剂颗粒旋涂于过渡层212上。根据一个实施例，基材支撑体层211由碳化硅构成，过渡层212是碳化硅和氧化铝的混合物。负载有脱硝催化剂颗粒的除尘脱硝一体化无机膜管的扫描电镜图(SEM)如图3所示，其左侧为无机膜管状支撑体210，右侧为氧化铝负载的催化剂膜层220。通常，催化剂颗粒涂覆在无机膜管200的外壁，该无机膜管有一端封闭(如下端封闭)，高温烟气在经过该无机膜管200时，外壁上的催化剂膜层220对其进行除尘脱硝，净化后的洁净空气沿管内通道向上扩散。
存在有多种能够对颗粒进行旋涂的设备，本发明不受限于旋涂设备的具体形式，只要能够将催化剂颗粒旋涂到无机膜管状支撑体的表面的旋涂设备均在本发明的保护范围之内。图4示出了根据本发明一个实施例的旋涂设备400的剖视图。如图4所示，旋涂设备400包括气体发生装置410、扬射装置420和涂膜装置430。
气体发生装置410用于向外鼓吹气体，其可以是气体钢瓶，也可以是空气压缩机。
扬射装置420的顶部设有进料口421，左右两侧分别设有第一进气口422和第一出气口423，该第一进气口422通过第一管道440与气体发生装置410连接。所制得的催化剂颗粒从进料口421进入扬射装置420，第一进气口422吹入的气流吹动催化剂颗粒从第一出气口423出去。在第一进气口422上方设有截板424，该截板424为多孔状结构，每个孔状结构处均设置有锥形漏斗。锥形漏斗的下孔径为300目，这种设置既能降低颗粒漏出、又能保证气流向上吹动催化剂颗粒在扬射装置420内扬射。
扬射装置420的底部内壁为斜坡结构，且斜坡末端设有废料出口425，该废料出口425为可开合式结构，其在工作状态下处于闭合状态。这样从锥形漏斗中掉落的催化剂颗粒就可以沿着斜坡滑动到废料出口425，当需要清理废料时，打开该废料出口425即可进行清理。如果没有该废料出口425，则需要先拆掉左右两个管道、取下截板、倒扣扬射装置420才能清理废料，非常耗时耗力还会影响设备寿命。
涂膜装置430包括釜体431，该釜体431可以为圆筒型结构，其底部设有固定盘432，用于固定无机膜管状支撑体433。涂膜装置430左侧设有第二进气口434，该第二进气口434通过第二管道450与扬射装置420连接。第二管道450左端连通第一出气口423，且第二管道450的位置高于第一管道440。
需要说明的是，一个扬射装置420可以只连接一个涂膜装置430，如图5a所示，此时涂膜装置430和气体发生装置410可以在分布同一直线方向上，也就是第一管道440和第二管道450分布在同一直线方向上。当然，一个扬射装置420也可以连接多个涂膜装置430，以便进行多个装置的同时涂膜，提高涂膜效率，而且扬射装置内原料有多个可选择通道，进一步提高了原料的利用率。此时扬射装置420设置多个出气口，每个出气口通过一个第二管道450与涂膜装置430的进气口连接。这样，多个涂膜装置430就可以沿着第一管道440的直线方向对称均匀分布。如图5b所示，当连接两个涂膜装置430时，这两个涂膜装置430可以对称布置在第一管道440所在直线的两侧，连接两个涂膜装置430的管道450分别与第一管道440呈45度角。如图5c所示，当连接三个涂膜装置430时，这三个涂膜装置430的其中两个可以对称设置在第一管道440所在直线的两侧，另一个设置在第一管道440的直线方向上。
涂膜装置430的第二进气口434处设有与釜体431等高的弧形挡板435，该挡板边缘为刀片式，防止催化剂颗粒直接喷到无机膜管状支撑体433的左侧壁面上，造成局部膜层较厚，涂膜不均匀。通过设置刀片型边缘的挡板435后，气流沿切向进入，在涂膜装置430内形成螺旋气流并均匀沉降在无机膜管状支撑体433的整个外表面。图6示出了该挡板的具体位置示意图，挡板为四分之一圆弧且相对于第二通道的直线方向对称分布。这里，如果挡板多宽，则会影响在无机膜管状支撑体433的左侧壁面涂膜。如果挡板过窄，则颗粒飞行时间过短容易影响右侧壁面的涂膜，而四分之一的圆弧能同时保证左右两侧圆弧面的涂膜效果。根据一个实施例，挡板435的厚度为2mm，与釜体431的内壁相距5mm。
固定盘432可以为一个或多个，固定盘下方设置有旋转机构(图4中未示出)，旋转机构转动时能够带动固定盘432转动，进而带动固定盘上的无机膜管状支撑体433一起转动。每个无机膜管状支撑体433的顶部设有一体成型的可活动压杆436和密封盘437，且压杆436与密封盘437在竖直方向上设置为中空结构以作为第二出气口。压杆436可以为外壁设置有螺纹且中部设置有出气口的螺杆，通过拧动该螺杆能够上下调节密封盘437的位置。这样，密封盘437和固定盘432从上下两个方向定位无机膜管状支撑体433，在进行涂膜时，无机膜管状支撑体433在旋转机构的带动下在上下两个盘之间转动，既能保证涂膜密封性，避免催化剂颗粒进入到支撑体内部，也能保证涂膜均匀性。
根据一个实施例，可以在涂膜装置430中设置多个固定盘432。当设置两个固定盘432时，可将这两个固定盘432均设置在第二管道450的直线方向，也可设置在第二管道450沿线的对称方向上。当设置三个固定盘432时，可将这三个固定盘432呈品字型分布。应当理解，涂膜装置430的圆筒内径可以根据所设的固定盘432的数目(也就是无机膜管状支撑体433的数目)来进行合理选择，但不会超过能够形成螺旋气流的最大内径。
应当理解的是，多个固定盘432的设定与多个涂膜装置430的连接设定都是为了能够在单次涂膜内尽量制备更多的无机膜管，这两种可以只选择一种进行应用，以保证催化剂颗粒在所有无机膜管状支撑体上都能均匀涂覆。例如，当涂膜装置430内设置多个固定盘时，可设置扬射装置420只与一个涂膜装置430连接；而当设置扬射装置420与多个涂膜装置430连接时，可在每个涂膜装置430内只设置一个固定盘。当然，也可以两种方式都应用，此时可以适当加大进料口的进料量和气体发生装置410产生的气体流量。
涂膜装置430的顶部为法兰盖438，法兰盖438位于釜体431上方且与之螺栓连接，釜体431和法兰盖438之间设置有垫圈，以保证整个涂膜装置430的密封性。涂膜装置430优选地使用透明亚克力有机玻璃制备成型，可以直接透过涂膜装置的外壁观察里面的膜层涂覆情况。
在实际操作中，在每个固定盘432上放置垫圈，再将待涂膜的支撑体清洗后放在垫圈上，在支撑体上再放置一块垫圈，在釜体431与法兰盖438连接处放置垫圈。将法兰盖438放在釜体431上，拧紧连接螺栓，再调节带螺纹的压杆436与对应的无机膜管状支撑体433进行密封连接。将负载有脱硝催化剂的200-300目的催化剂颗粒装入扬射装置420内，将旋涂设备400的三个装置进行密封连接。启动气体发生装置410，使负载有活性组分催化剂的Al2O3粉体在扬射装置420内飞扬，并在无机膜管状支撑体433表面沉积。通过控制原料颗粒量、扬射气体流量、涂膜时间以及涂膜次数，即可得到所需的涂膜的陶瓷膜管。根据一个实施例，旋涂操作的气体流量可以为0.8m3/h，涂膜时间可以为15min。
在涂覆好涂层之后，将法兰盖438打开，小心取出涂覆好膜层的支撑体，放入高温炉进行烧结，即制得本发明的除尘脱硝一体化无机膜管。烧结过程中，控制升温速率不超过8℃/min，保证烧结形成的膜层均匀稳定。根据一个实施例，高温烧结可以包括两个阶段：第一个阶段从室温到450℃的阶段，升温速率设定为3℃/min，并在450℃下进行保温2h，该阶段只要是去除样品的表面上水分。第二阶段为450℃-1150℃阶段，升温速率设定为2℃/min，该阶段主要是有新的晶体生成，也是主要生成晶态莫来石的主要阶段，并且进行保温2h。
本发明还测试了该除尘脱硝一体化无机膜管的烟尘捕集性能和脱硝性能。对应烟尘捕集性能，通过LS-13320库尔特激光衍射散射粒度仪对粉尘的粒径进行分析：中位径为2.1μm，平均粒径为2.8μm，其实验测得的捕集性能如图7所示。可以看出，初始捕集效率为98.56％，随着捕集时间增加，捕集效率增加达到99.91％，捕集效果非常稳定。对于脱硝性能测试，反应过程中NO浓度为700ppm，NH3浓度为700ppm，O2浓度为6％，平衡气为N2，总流量2L/min，空速140000h-1。烟气经除尘后温度为150-350℃，在350℃反应温度下测得NO的转化率为86.3％，实现了非常好的脱硝效果。
根据本发明的技术方案，采用高温高飞灰的烟气脱硝模式，运用氧化铝基层耐高温、耐腐蚀等特点，以烟气自身温度作热源，在基材上负载脱硝催化剂对高温烟气进行同时除尘脱硝的处理。根据高温烟气来源的不同，采用NH3或CO等还原性气体。高温烟气经过烟尘过滤元件时，通过惯性碰撞、拦截、扩散、筛分、静电效应、重力沉降和粘附等多种效应共同作用将烟气中固体颗粒物进行分离捕集。分离后得到的高温低尘气体通过本发明所制备的除尘脱硝一体化无机膜管时，依托高温烟气自身的温度而不需要再提供热源即可在催化剂的作用下实现SCR脱硝。而且，可以将多根(如48根)负载有催化剂的无机膜管作为一组催化剂层，高温烟气经过该组催化剂层时被高效地除尘脱硝，之后低NOx含量的洁净烟气沿每根膜管的内通道向上扩散，对其进行收集即可得到最终的洁净气体。
B10、如B8或B9所述的设备，其中每个无机膜管状支撑体的顶部设有一体成型的可活动压杆和密封盘，且所述压杆与密封盘在竖直方向上为中空结构以作为第二出气口。B11、如B8-B10中任一项所述的设备，其中所述扬射装置在第一进气口上方设有截板，所述截板为多孔状结构，每个孔状结构处均设置有锥形漏斗。B12、如B8-B11中任一项所述的设备，其中所述扬射装置的底部内壁为斜坡结构，且斜坡末端设有废料出口。B13、如B8-B12中任一项所述的设备，其中涂膜装置的釜体为圆筒型结构，挡板为四分之一圆弧。B14、如B13所述的方法，其中挡板厚度为2mm，挡板与釜体内壁相距5mm，锥形漏斗的下孔径为300目。
本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解。此外，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
Claims (10)
1.一种除尘脱硝一体化无机膜管的制备方法，包括：
将铜盐和铁盐按照1:1-3:1的摩尔投料比溶于乙醇中，得到浸渍液；
将氧化铝粉体加入到所述浸渍液中浸渍，剪切式超声搅拌一定时间后进行干燥、煅烧和研磨过筛，得到负载有铜铁活性组分的催化剂颗粒；
采用旋涂设备将所述催化剂颗粒旋涂于无机膜管状支撑体表面，并取出旋涂过的管状支撑体进行高温烧结，得到所述除尘脱硝一体化无机膜管。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述铜盐为Cu(NO3)2·3H2O，所述铁盐为Fe(NO3)2·9H2O，每克Al2O3粉体配比5mL浸渍液。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中剪切式超声搅拌时间为0.5-1.5h，干燥温度为65℃-85℃，煅烧温度为350℃-450℃，煅烧时间为1-3h，过筛目数为200-300目，高温烧结时升温速度不超过8℃/min。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中剪切式超声搅拌时间为1h，干燥温度为75℃，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2h，旋涂操作的气体流量为0.8m3/h，涂膜时间为15min。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中高温烧结过程包括：
按照3℃/min的升温速率从室温升至450℃后保温2h，并按照2℃/min的升温速率继续升温至1150℃后保温2h。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述无机膜管状支撑体包括基材支撑层和过渡层，所述催化剂颗粒旋涂于所述过渡层上。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述基材支撑体层由碳化硅构成，所述过渡层是碳化硅和氧化铝的混合物。
8.一种在如权利要求1-7中任一项所述的方法中使用的旋涂设备，包括：
气体发生装置，用于向外鼓吹气体；
扬射装置，其顶部设有进料口，左右两侧分别设有第一进气口和第一出气口，所述第一进气口通过管道与所述气体发生装置连接；和
涂膜装置，包括釜体，所述釜体的底部设有用于固定无机膜管状支撑体的固定盘，左侧设有第二进气口，所述第二进气口通过管道与所述扬射装置连接，且该第二进气口处设有与釜体等高的弧形挡板，所述挡板边缘为刀片型。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述固定盘为一个或多个，每个固定盘可带动其上的无机膜管状支撑体一起转动。
10.一种采用如权利要求1-9中任一项所述的方法制备的除尘脱硝一体化无机膜管，包括：
无机膜管状支撑体；以及
旋涂于所述无机膜管状支撑体表面的催化剂膜层，所述催化剂膜层的催化剂颗粒通过将氧化铝粉体浸渍到铜盐和铁盐的乙醇溶液中得到。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910704245.5A CN110354855B (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 |
| PCT/CN2019/101051 WO2021017042A1 (zh) | 2019-07-31 | 2019-08-16 | 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910704245.5A CN110354855B (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110354855A true CN110354855A (zh) | 2019-10-22 |
| CN110354855B CN110354855B (zh) | 2020-08-28 |
Family
ID=68223029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910704245.5A Expired - Fee Related CN110354855B (zh) | 2019-07-31 | 2019-07-31 | 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110354855B (zh) |
| WO (1) | WO2021017042A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114159983A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-11 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种耐反冲洗有机管式膜及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3796396A (en) * | 1971-10-29 | 1974-03-12 | C Crovella | Method and apparatus for modulating a pyrotechnic tracer |
| CN2520209Y (zh) * | 2001-12-31 | 2002-11-13 | 协辉机械工业有限公司 | 金属粉末表面披覆粉体涂料专用机 |
| CN202061773U (zh) * | 2010-07-23 | 2011-12-07 | 向熙科技股份有限公司 | 旋涂装置 |
| CN104190399A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-12-10 | 漯河兴茂钛业股份有限公司 | 一种脱硝除尘一体化材料及其制备方法 |
| CN106492804A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-15 | 西安元创化工科技股份有限公司 | 一种scr法处理硝酸尾气用脱硝催化剂 |
| CN107008323A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-04 | 宝鸡市金得利新材料有限公司 | 一种用于烟气脱硫脱硝的活性炭催化剂制备方法 |
| CN107899566A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-13 | 国家电投集团远达环保催化剂有限公司 | 一种除尘脱硝一体化催化剂及其制备方法 |
| CN110052375A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-26 | 宣化中大防腐有限公司 | 一种大口径钢管防腐内涂环氧粉末的装置及方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103464156A (zh) * | 2013-09-10 | 2013-12-25 | 太原理工大学 | 一种脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN105107310B (zh) * | 2015-08-31 | 2017-02-22 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种催化陶瓷滤管及制备方法 |
| CN107243256B (zh) * | 2017-06-21 | 2020-03-17 | 浙江大学 | 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器 |
| CN208455062U (zh) * | 2018-03-16 | 2019-02-01 | 贵州博成科技有限公司 | 一种旋转扬射涂膜装置 |
-
2019
- 2019-07-31 CN CN201910704245.5A patent/CN110354855B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2019-08-16 WO PCT/CN2019/101051 patent/WO2021017042A1/zh active Application Filing
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3796396A (en) * | 1971-10-29 | 1974-03-12 | C Crovella | Method and apparatus for modulating a pyrotechnic tracer |
| CN2520209Y (zh) * | 2001-12-31 | 2002-11-13 | 协辉机械工业有限公司 | 金属粉末表面披覆粉体涂料专用机 |
| CN202061773U (zh) * | 2010-07-23 | 2011-12-07 | 向熙科技股份有限公司 | 旋涂装置 |
| CN104190399A (zh) * | 2014-07-28 | 2014-12-10 | 漯河兴茂钛业股份有限公司 | 一种脱硝除尘一体化材料及其制备方法 |
| CN106492804A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-03-15 | 西安元创化工科技股份有限公司 | 一种scr法处理硝酸尾气用脱硝催化剂 |
| CN107008323A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-04 | 宝鸡市金得利新材料有限公司 | 一种用于烟气脱硫脱硝的活性炭催化剂制备方法 |
| CN107899566A (zh) * | 2017-11-28 | 2018-04-13 | 国家电投集团远达环保催化剂有限公司 | 一种除尘脱硝一体化催化剂及其制备方法 |
| CN110052375A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-07-26 | 宣化中大防腐有限公司 | 一种大口径钢管防腐内涂环氧粉末的装置及方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114159983A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-11 | 中国科学院上海高等研究院 | 一种耐反冲洗有机管式膜及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110354855B (zh) | 2020-08-28 |
| WO2021017042A1 (zh) | 2021-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112105440B (zh) | 用于涂覆壁流式过滤器的方法 | |
| US12018605B2 (en) | Catalytically active particle filter with a high degree of filtration efficiency | |
| JP5779649B2 (ja) | 多孔質セラミックフィルタ上への識別層の付着方法 | |
| CN108698037B (zh) | 排气净化装置 | |
| CN101848764B (zh) | 贵金属负载粉末的制造方法、贵金属负载粉末以及废气净化用催化剂 | |
| CN104588061B (zh) | 基于g-氮化碳复合的二氧化钛光触媒活性炭的制备方法 | |
| US20070264181A1 (en) | Catalytically Active Porous Element | |
| CN103547354A (zh) | 使用光催化性旋涡悬浮颗粒的气体净化 | |
| CN109621952A (zh) | 一种汽油机尾气颗粒物过滤器催化剂及其制备方法 | |
| EP4360754A1 (en) | Coating-type catalyst composition, catalytic filter tube and preparation method therefor | |
| CN110314682A (zh) | 蜂窝过滤器 | |
| CN108430607A (zh) | 一种用于减少氮氧化物的催化剂床和方法 | |
| CN110354855A (zh) | 一种除尘脱硝一体化无机膜管及其制备方法 | |
| CN109603533A (zh) | 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法 | |
| US8257660B2 (en) | Honeycomb filter | |
| CN210022530U (zh) | 一种制备复合肥料的专用旋风除尘器 | |
| CN105344175B (zh) | 一种工业黑烟净化器 | |
| CN209060564U (zh) | 一种低温scr催化剂粉体的喷雾干燥生产设备 | |
| CN207591549U (zh) | 一种高效均流吸附VOCs的吸附剂的吸附装置 | |
| CN108525403A (zh) | 漆雾干式过滤模块及其应用的净化装置 | |
| Chen et al. | Using aerosols to create Nano-scaled membranes that improve gasoline particulate filter performance and the development of Wafer-based membrane coated filter analysis (WMCFA) method | |
| CN208794892U (zh) | 一种高效生物质干燥装置 | |
| CN111375416B (zh) | 具有钙钛矿氧化物骨架的整体催化剂及其制造方法 | |
| CN104826490B (zh) | 复合滤芯元件及其制备方法 | |
| CN203705433U (zh) | 燃煤烟气汞均、异相反应形态转化机理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200828 |