CN115212889A - 一种催化剂组合单元 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种催化剂组合单元，涉及气体处理技术领域。该催化剂组合单元包括：以指定间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂和至少一层第二脱硝催化剂，其中所述第二脱硝催化剂与所述第一脱硝催化剂不同。本发明提供的催化剂组合单元通过组合排列两种不同脱硝催化剂，与现有的只采用其中单一一种类型的催化剂相比，可实现不同催化剂的效果互补，从而提高脱硝效率。
Description
技术领域
本发明涉及气体处理技术领域，特别是一种催化剂组合单元。
背景技术
随着环保要求日益严格，氮氧化物(NOx)的排放限值越来越低，烟气脱硝成为降低氮氧化物排放的关键技术。目前普遍应用的烟气脱硝方法为选择性催化还原(SelectiveCatalytic Reduction，SCR)法。现有的SCR脱硝单元中，通常只采用一种催化剂。例如，在SCR脱硝单元中采用3层钒钛基催化剂。一方面，单一类型的催化剂使得脱硝效率有限，为了提高脱硝效率，必须通过改良催化剂(如提高钒活性成分的含量等)来实现。另一方面，常用的钒钛基催化剂中含有的V2O5为毒性材料，易造成安全问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的催化剂组合单元。
本发明的一个目的在于提供一种催化剂组合单元，其通过组合排列两种不同脱硝剂催化剂来实现效果互补，从而提高脱硝效率。
本发明的一个进一步的目的在于在提高脱硝效率的同时增强催化剂的安全性。
特别地，根据本发明实施例的一方面，提供了一种催化剂组合单元，包括：
以指定间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂和至少一层第二脱硝催化剂，所述第二脱硝催化剂与所述第一脱硝催化剂不同。
可选地，所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力。
可选地，所述第一脱硝催化剂相比所述第二脱硝催化剂具有更好的高温催化性能以及更好的抗水、抗硫能力；
所述第二脱硝催化剂相比所述第一脱硝催化剂具有更好的低温催化性能。
可选地，所述第一脱硝催化剂为钒钛基脱硝催化剂，所述第二脱硝催化剂为锰基脱硝催化剂。
可选地，所述锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量为8-12％。
优选地，所述锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量为10％。
可选地，所述锰基脱硝催化剂中的锰活性组分为MnO和/或MnO2。
可选地，所述第一脱硝催化剂的层数为2层，所述第二脱硝催化剂的层数为至少1层。
可选地，所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂以任意顺序排列。
可选地，所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂交替排列。
可选地，所述催化剂组合单元还包括：
加热元件，配置为对所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂所在区域进行加热。
本发明实施例提供的催化剂组合单元包括间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂和至少一层第二脱硝催化剂。通过组合排列两种不同脱硝催化剂，与现有的只采用其中单一一种类型的催化剂相比，可实现不同催化剂的效果互补，从而提高脱硝效率。
进一步地，本发明的催化剂组合单元通过采用具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力的脱硝催化剂的组合实现两种催化剂的优势互补，进一步提高脱硝效率。
更进一步地，本发明的催化剂组合单元通过采用钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂的排列组合，在提高脱硝效率的同时降低催化剂的毒性，增强催化剂的安全性。
更进一步地，本发明的催化剂组合单元通过交替排列钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂，实现兼顾脱硝效率和安全性的优选催化剂组合单元。
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。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一实施例的催化剂组合单元的结构示意图。
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。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种脱硝催化剂组合单元。
图1示出了根据本发明一实施例的催化剂组合单元10的结构示意图。参照图1所示，本发明的催化剂组合单元10可以包括以指定间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂11和至少一层第二脱硝催化剂12。需要指出的是，第二脱硝催化剂12不同于第一脱硝催化剂11。每两层催化剂之间的指定间隔可以相同，也可以不同，其具体数值可以根据实际应用条件(如气体流速等)来调整。
本发明实施例提供的催化剂组合单元10中，通过组合排列两种不同脱硝催化剂，与现有的只采用其中单一一种类型的催化剂相比，可实现不同催化剂的效果互补，从而提高脱硝效率。
第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12可以具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力，从而达到性质互补的效果。通过采用具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力的脱硝催化剂的组合可实现两种催化剂的优势互补，进一步提高脱硝效率。
优选地，第一脱硝催化剂11相比第二脱硝催化剂12可以具有更好的高温催化性能以及更好的抗水、抗硫能力，而第二脱硝催化剂12相比第一脱硝催化剂11则具有更好的低温催化性能，从而能够实现整体催化剂组合单元10对温度、水、硫的良好适应性。
在一个优选的实施例中，第一脱硝催化剂11可以选择钒钛基脱硝催化剂。本实施例中的钒钛基脱硝催化剂可以是本领域中常用的钒钛基脱硝催化剂，其一般以TiO2为载体，V2O5为主要活性成分，还可以含有其他活性助剂成分，如Mo、Zr、Cu、Cr、稀土等的氧化物。
第二脱硝催化剂12可以选择锰基脱硝催化剂。本实施例中所用的锰基脱硝催化剂可以是负载型的(如以锐钛矿TiO2、蜂窝陶瓷等为载体)，也可以是非负载型的。锰基脱硝催化剂中的锰活性组分可以是二价锰和/或四价锰，即MnO和/或MnO2。当然，当同时存在二价锰和四价锰时，锰活性组分也可以是Mn2O3的形态。为保证脱硝效率，锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量可以在8-12％范围内，例如为9％、10％、11％等。优选地，锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量为10％，可达到催化剂成本与脱硝效率的较佳平衡。
进一步地，锰基脱硝催化剂还可以含有其他活性助剂成分，如Fe、Co、Ce等的氧化物。这些活性助剂成分的含量配比可以根据希望达到的催化辅助效果进行调整，本发明对此不做具体的限制。
当然，本发明中也可以采用任意现有的锰基脱硝催化剂。众所周知，V2O5是一种毒性材料，其可引起急性中毒和慢性中毒，对人体的呼吸系统和皮肤均有损害作用。而MnO和MnO2的毒性则相对较低。在本实施例中，通过采用钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂的排列组合，在提高脱硝效率的同时降低催化剂的毒性，增强催化剂的安全性。
在一些实施例中，第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12可以按任意顺序排列。在另一些实施例中，第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12可以是规则排列，优选交替排列。
在一个具体的实施例中，催化剂组合单元10可以包括2层第一脱硝催化剂11和至少1层第二脱硝催化剂12。如此设置可达到在不大量增加成本的基础上尽可能保证脱硝效率。
以2层第一脱硝催化剂11和1层第二脱硝催化剂12为例，第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12可以按任意顺序排列，例如，以气体流来的方向为起始，可以按第一脱硝催化剂11、第一脱硝催化剂11、第二脱硝催化剂12的顺序排列，或按第二脱硝催化剂12、第一脱硝催化剂11、第一脱硝催化剂11的顺序排列，等等。
优选地，第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12交替排列。具体地，以气体流来的方向为起始，按第一脱硝催化剂11、第二脱硝催化剂12、第一脱硝催化剂11的顺序排列。特别地，在第一脱硝催化剂11为钒钛基脱硝催化剂，第二脱硝催化剂12为锰基脱硝催化剂的情况下，按钒钛基脱硝催化剂、锰基脱硝催化剂、钒钛基脱硝催化剂的顺序排列。
本实施例中通过交替排列钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂，实现兼顾脱硝效率和安全性的优选催化剂组合单元10。实验数据表明，在这种催化剂组合单元10的催化下，气体处理的脱硝效率(即NO脱除率)可达到60-90％。
在脱硝处理过程中，脱硝催化剂常因为其上沉积物或中毒等发生钝化，使得催化能力下降。同时，温度也是影响脱硝催化剂的催化效果的一大因素。在本发明的一个实施例中，催化剂组合单元10还可以包括有加热元件13。加热元件13可以设置在第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12的附近或周围，以及放置于第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12之间，用以对第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12所在区域进行加热。通过加热元件13的加热，一方面可用来控制第一脱硝催化剂11和第二脱硝催化剂12所在区域的气体反应的温度，以促进NO转化反应的进行；另一方面，可以用来促进催化剂上沉积物的分解，恢复催化剂的活性，使催化剂得以再生。加热元件13可以是换热式加热元件(如换热器等)，也可以是直接加热式加热元件，如加热电阻丝等，本发明对加热元件13的具体形式不做限制。
下面通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与效果。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
本实施例1中催化剂组合单元由2层第一脱硝催化剂和1层第二脱硝催化剂交替排列组成。第一脱硝催化剂为市售钒基SCR脱硝催化剂迪诺斯。第二脱硝催化剂为负载型锰基脱硝催化剂，其组分MnO2：TiO2：Fe2O3：Co2O3的质量比为10：80：6：4。
对比例
对比例中催化剂组合单元由3层市售钒基SCR脱硝催化剂迪诺斯组成。
为了进一步体现本发明的有益效果，对实施例1及对比例的脱硝效果分别进行了测试。具体测试方法为：将NOx含量为100mg/m3的烟气在7000m3/h流速下通过催化剂组合单元，喷氨量为600L/h，分别在140℃、170℃、200℃下测试脱硝效率，所得结果如下表1所示。
表1实施例1与对比例的脱硝效率测试结果
实验结果表明，与只采用单一钒钛基脱硝催化剂相比，本发明实施例的催化剂组合单元可实现不同催化剂的效果互补，提高脱硝效率。并且，由于减少了毒性钒钛基脱硝催化剂的用量，提高了安全性和环保型。
根据上述任意一个可选实施例或多个可选实施例的组合，本发明实施例能够达到如下有益效果：
本发明实施例提供的催化剂组合单元包括间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂和至少一层第二脱硝催化剂。通过组合排列两种不同脱硝催化剂，与现有的只采用其中单一一种类型的催化剂相比，可实现不同催化剂的效果互补，从而提高脱硝效率。
进一步地，本发明的催化剂组合单元通过采用具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力的脱硝催化剂的组合实现两种催化剂的优势互补，进一步提高脱硝效率。
更进一步地，本发明的催化剂组合单元通过采用钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂的排列组合，在提高脱硝效率的同时降低催化剂的毒性，增强催化剂的安全性。
更进一步地，本发明的催化剂组合单元通过交替排列钒钛基脱硝催化剂和锰基脱硝催化剂，实现兼顾脱硝效率和安全性的优选催化剂组合单元。
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。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种催化剂组合单元，其特征在于，包括：
以指定间隔排列的至少一层第一脱硝催化剂和至少一层第二脱硝催化剂，所述第二脱硝催化剂与所述第一脱硝催化剂不同。
2.根据权利要求1所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂具有不同的催化性能和抗水、抗硫能力。
3.根据权利要求2所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂相比所述第二脱硝催化剂具有更好的高温催化性能以及更好的抗水、抗硫能力；
所述第二脱硝催化剂相比所述第一脱硝催化剂具有更好的低温催化性能。
4.根据权利要求3所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂为钒钛基脱硝催化剂，所述第二脱硝催化剂为锰基脱硝催化剂。
5.根据权利要求4所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量为8-12％；
优选地，所述锰基脱硝催化剂中锰活性组分的质量含量为10％。
6.根据权利要求4所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述锰基脱硝催化剂中的锰活性组分为MnO和/或MnO2。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂的层数为2层，所述第二脱硝催化剂的层数为至少1层。
8.根据权利要求7所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂以任意顺序排列。
9.根据权利要求8所述的催化剂组合单元，其特征在于，
所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂交替排列。
10.根据权利要求1所述的催化剂组合单元，其特征在于，还包括：
加热元件，配置为对所述第一脱硝催化剂和所述第二脱硝催化剂所在区域进行加热。
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