CN1154531C - 用于排放废气控制的催化剂结构和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种废气排放控制的催化剂结构；设置在废气流动通道中以便于废气排放控制，通过交替地堆叠片状催化剂1和由有许多从正面通至其背面的通孔的网状产品7或线形、带状或棒状金属、陶瓷或玻璃材料组成的气体分散件生产，以扰动废气在气体流动通道中的流动从而促进被处理气体与催化剂的接触，由此制成适用于高效且紧凑的废气排放控制体系的结构。

Description

用于排放废气控制的催化剂结构和装置
技术领域
本发明涉及用于净化废气的催化剂结构。具体地，本发明涉及用于净化废气的催化剂结构和装置，包含用氨气(NH3)有效地还原废气中氮氧化物(以下称为NOx)所用板状催化剂。
背景技术
发电厂、各种工厂等排放出的废气中氮氧化物(NOx)是光化学烟雾和酸雨的起因。中心热电厂已广泛采用通过用氨气(NH3)等作为还原剂的选择性催化还原的废气脱氮法作为去除NOx的方法。使用含例如二氧化钛(TiO2)作为主组分和钒(V)、钼(Mo)或钨(W)作为活性组分的氧化钛型催化剂作为用于此废气脱氮法的脱氮催化剂。特别地，含钒作为活性组分之一的催化剂已成为当前脱氮催化剂的主流，因为该催化剂不仅活性高，而且很少因废气中所含杂质而变质，并且可在低温下使用(JP-A-Sho.50-128681等)。
此废气脱氮法所用催化剂的形状通常采用蜂窝状或片状，已提出各种各样的生产方法。其中，通过堆叠a)将金属薄片加工成金属板条然后将熔融的铝喷于其上制备的许多网状产品或b)用陶瓷纤维的织物或非织造织物作为基质(底板)、将上述催化剂组分涂于其上、然后将所述基质压成波形元件制备的许多片状催化剂所得催化剂结构(JP-A-Sho.54-79188和59-73053等)有极好的特性，风压损失(draft loss)小，气流通道不易被烟尘或煤燃烧灰堵塞，因而目前许多用于热电厂锅炉废气的脱氮装置中使用该催化剂结构。
为提高废气脱氮装置的效率，近年来许多领域已试图通过降低催化剂片的厚度降低原料成本和风压损失。而且，甚至在以燃煤锅炉排放的废气为处理目标和迄今在低气流速度下使用有大催化剂间距(催化剂之间距离)的催化剂的领域中，对气流速度增加且催化剂间距减小同时脱氮效率提高的紧凑脱氮装置的需要也已增加。
发明概述
(虽然以下仅描述包含多个片状催化剂和气体分散件的催化剂结构，但本发明也包括含一个片状催化剂和气体分散件的催化剂结构。)
本发明的目的是提供一种用于净化废气的高效且紧凑的催化剂结构和提供用于净化废气的装置。
本发明解决了现有技术中的上述问题，本发明概述如下：
(1)一种设置在装配在废气流动通道中的框架中用于净化废气的催化剂结构，包括交替堆叠的
通过在规定的平片部分间隔将平片状催化剂交替地向相反方向弯曲形成的有许多突出部分和平片部分的片状催化剂，和
由有许多从正面通至其背面的孔的金属、陶瓷、或玻璃网状产品组成的气体分散件。
(2)上面第(1)段中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂是将含氧化钛作为主组分和钒、钼和/或钨的氧化物作为活性组分的催化剂组分涂于金属板条或用无机粘合剂增强的玻璃纤维织物的网眼中使所述催化剂组分嵌入所述网眼中生产的产品。
(3)上面第(1)或(2)段中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述网状产品是金属板条。
(4)上面第(1)或(2)段中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述网状产品是通过用无机粘合剂浸渍织物增强的玻璃纤维织物。
(5)上面第(1)至(4)段之任一中所述用于净化废气的催化剂结构，其中催化剂组分沉积在所述网状产品的表面上。
(6)上面第(5)段中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述催化剂组分是选自钛、钒、钼和钨的一或多种金属的氧化物。
(7)上面第(1)至(6)段之任一中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂的突出部分是在其长度方向相对于所述片状催化剂的一侧倾斜规定的角度形成，在其间插入所述网状产品并交替地交换所述片状催化剂左右侧的情况下堆叠多个所述片状催化剂。
(8)一种用于净化废气的装置，有设置在废气流动通道中的上面第(1)至(7)段之任一中所述的催化剂结构。
(9)一种设置在装配在废气流动通道中的框架中用于净化废气的催化剂结构，包括交替堆叠的
通过将平片状催化剂交替地向相反方向弯曲形成的在规定的平片部分间隔有许多对突出部分和平片部分的片状催化剂，和
通过以规定的间隔平行排列线形、带状或棒状的金属、陶瓷、或玻璃材料制备的气体分散件。
(10)上面第(9)段中所述用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂是将含氧化钛作为主组分和钒、钼和/或钨的氧化物作为活性组分的催化剂组分涂于金属板条或用无机粘合剂增强的玻璃纤维织物的网眼中使所述催化剂组分嵌入所述网眼中生产的产品。
(11)上面第(9)段中所述催化剂结构，其中所述气体分散件是通过连接部分或全部所述线形、带状或棒状材料制成的结构。
(12)上述第(9)至(11)段之任一中所述催化剂结构，其中所述气体分散件设置在相邻催化剂片之一的突出部分与堆叠的另一催化剂片的平片部分之接触点的连线上。
(13)上面第(9)至(12)段之任一中所述催化剂结构，其中所述气体分散件是通过用无机粘合剂浸渍所述气体分散件增强的产品。
(14)上面第(9)至(13)段之任一中所述催化剂结构，其中催化剂组分沉积在所述气体分散件的表面上。
(15)上面第(14)段中所述催化剂结构，其中沉积在所述气体分散件的表面上的催化剂组分是选自钛、钒、钼和钨的一或多种金属的氧化物。
(16)上面第(9)至(15)段之任一中所述催化剂结构，其中所述片状催化剂的突出部分是在其长度方向相对于所述片状催化剂的一侧倾斜规定的角度形成，在其间插入所述气体分散件并交替地交换所述片状催化剂左右侧的情况下堆叠多个所述片状催化剂。
(17)一种用于净化废气的装置，有设置在废气流动通道中的上面第(9)至(16)段之任一中所述的催化剂结构。
附图简述
图1示出用于本发明的片状催化剂的横截面图。
图2示出包括网状产品作为气体分散件的用于净化废气的本发明催化剂结构的透视图。
图3示出本发明实施例中所用片状催化剂的指出尺寸的横截面图。
图4示出包括棒状材料作为气体分散件的用于净化废气的本发明催化剂结构的透视图。
图5示出本发明所用气体分散件的实施例(a)至(d)的平面图。
图6说明使用本发明气体分散件的例子。
图中，1为片状催化剂，2为平片部分，3为突出部分，6为废气流动方向，7为网状产品(气体分散件)，8为催化剂结构，和10为气体分散件(棒状材料)。
本发明最佳实施方式
下面结合附图更详细地描述本发明。
本发明催化剂结构优选包括交替堆叠的有通过在规定的间隔将平片状催化剂交替地向相反方向弯曲形成的有许多突出部分和平片部分的许多片状催化剂从而平片部分位于突出部分之间作为它们的中心，和由网状产品或线形、带状或棒状材料组成的许多气体分散件。
图1示出用于本发明的典型片状催化剂的横截面图。图1表示出有交替的平片部分2和突出部分3的片状催化剂1的横截面图。图1中，尽管突出部分3有W-型横截面，但也可以是Z-型横截面。
图2示出通过交替地堆叠有Z-型横截面的突出部分3的片状催化剂1和金属网状产品7形成的本发明催化剂结构8的透视图。该催化剂结构8被容纳在适合的框中，设置在例如脱氮装置的废气流动通道中，使突出部分3的长度方向平行于废气的流动方向6。
本发明中，所述片状催化剂这样生产：将包含氧化钛作为主组分并包含选自钒(V)、钼(Mo)和钨(W)的一或多种金属的氧化物的催化剂糊涂于催化剂基材如金属丝网上使所述催化剂糊嵌入所述催化剂基材的网眼中，给所述材料施压，使之成形制成规定形状的材料，然后干燥所述成形材料。公知手段如添加无机纤维和粘合剂可同时应用于所述催化剂糊。
作为催化剂基材，可使用例如金属基质如金属丝网和有通孔的金属板条、将无机纤维如陶瓷或玻璃纤维的加捻纱织成网状产品制成的编织布、或通过用无机粘合剂浸渍或涂于上述编织布使之增强和赋予刚性制备的编织布。关于所述基材的网眼尺寸，在催化剂或催化剂结构的强度允许的范围内尽可能大的尺寸趋于产生更好的结果。作为催化剂基材，还可使用通过将催化剂组分施涂(沉积或涂布)于金属或无机纤维网状产品的表面上使催化剂组分不阻塞所述网状产品的通孔(网眼)而制成的材料。本说明书中所用术语“金属板条”意指通过在规定的间隔以锯齿形在金属板中形成规定长度的许多切口、然后在与所述切口垂直的方向将所述金属板扩孔使切口变形而形成许多从正面通至其背面的通孔而制成的金属板。
作为有突出部分和平片部分的片状催化剂的制备方法，例如可采用以下方法：通过将催化剂组分施涂于金属基质、或陶瓷基质等上制备平片状催化剂，然后用机械设备如辊压机和平压机通过塑性变形使所述平片状催化剂成形为规定的形状；或者用有加热装置的辊压机或平压机同时使上述平片状催化剂变形和干燥。虽然成形时片状催化剂的尺寸无特殊限制，但在有W型横截面的脱氮催化剂的情况下，其厚度为0.5至2mm，平片部分的长度为10至100mm，突出部分的高度为1至10mm。
片状催化剂1和网状产品7的堆叠方法无特殊限制，除交替地堆叠有相同形状和成形的片状催化剂1和网状产品7使突出部分3的长度方向平行于片状催化剂1一侧之外，还可在交替地交换催化剂的左侧和右侧的情况下堆叠其中突出部分3的长度方向以规定的角度例如30°相对于片状催化剂的一侧倾斜的片状催化剂。
通过网状产品堆叠许多片状催化剂时，不再存在片状催化剂直接相互堆叠的情况，不必在移动其山脉部分位置的情况下堆叠催化剂，从而甚至在使用相同形状的片状催化剂时也很容易装配催化剂结构。
此外，在装置中引入废气催化剂结构来净化空气的情况下使用催化剂结构时，由于网状产品的气体搅动作用，使催化剂反应效率提高。在其中形成平行于气流的气体流动通道的催化剂结构中，一般在所述流动通道内流动的气流形成层流，目标组分扩散至位于流动通道中心部分的催化剂表面的速度很慢。然而，在本发明中，目标组分扩散至催化剂表面的速度显著提高，因为设置网状产品使该产品阻塞扩散速度变慢的气体流动通道的中心部分，从而位于气体流动通道中心部分的气流被网状产品表面或网状产品本身的不规则形成的湍流或漩涡扰动。因此，根据本发明，甚至在催化剂量相同的情况下也可获得极高的催化剂性能。
本发明中，使设置在网状产品之上和之下的催化剂之间片状催化剂的形状不同时，或仅颠倒有相同形状的催化剂之一或交替地交换有相同形状的催化剂之一的左右侧时，由于在网状产品的正反面之间在气体流动通道内流动的气流方向不同，使气体搅动作用进一步提高，从而可获得更高的催化剂性能。
图4示出催化剂结构8，其中代替图2所示催化剂结构中所用网状产品7，在与废气流动方向6垂直的方向以规定的间隔平行设置多个金属棒状气体分散件10。作为气体分散件10，除棒状之外还可使用线形或带状的。
在图2所示催化剂结构中所用网状产品中，不能根据废气的状况调节压力损失，因而在设计装置时容差较小。然而，在图4所示催化剂结构中，可扩大该装置的设计范围(灵活性)。例如，甚至在气体分散件放在以小间距设置的催化剂片之间时也可通过增加气体分散件(棒)的布置距离抑制压力损失增加，因为通过在片状催化剂1之间设置棒状气体分散件10和改变设置的分散件(棒)间距离可无限制地控制压力损失。此外，可降低该装置的生产成本，因为为扰动气流可使用最少的气体分散件(棒)。而且，甚至当该催化剂结构用于含大量灰尘的废气时也可防止气体分散作用下降，因为充分地增加气体分散件(棒)的设置间隔时，甚至当灰尘沉积在气体分散件上时在气体分散件周围流动的气体除去了沉积的灰尘，因此在气体分散件上不会残留多于一定量的灰尘。此外，用重金属作为片状催化剂的基材时，优选使用有足够高强度的气体分散件，如图6所示在堆叠的两个片状催化剂接触点的连线上放置气体分散件10可提高催化剂结构的强度。
图5(a)至(d)示出本发明所用气体分散件10的不同实施方案的平面图。
如图5(a)和(b)所示，气体分散件可以等间隔或不同间隔设置。而且，气体分散件可有如图5(c)和(d)所示通过弯曲长的棒状件制成的整体结构，或者可有其中部分或全部气体分散件相连的结构。气体分散件的形状或材料可与催化剂结构相同或不同。
气体分散件10的横截面形状可以是圆形、椭圆形、六角形或中空的，但本发明中所述形状无特殊限制。气体分散件10原则上在与气体流动方向垂直的方向设置，但也可在片状催化剂上下之间稍微改变其方向。
气体分散件的材料可以是金属、陶瓷或玻璃，但本发明中对该材料无特殊限制。
气体分散件的尺寸越大，催化剂结构的强度越高，但本发明中对该尺寸无特殊限制。气体分散件的长度无特殊限制，只要有足够在其宽度方向横跨催化剂中气体流动通道的长度。
气体分散件可涂有催化剂组分、无机粘合剂和/或增强液。
下面结合实施例更详细地描述本发明。但应理解本发明的范围决不受这些具体实施例限制。
实施例1
用含40％氧化钛、20％硅溶胶和1％聚乙烯醇的浆液浸渍以10根纱/25.4mm的密度平织纤维直径为9μm的1400E玻璃纤维加捻纱所制成的网状产品，然后将浸渍后的产品在150℃下干燥赋予刚性，得到催化剂基质。
另一方面，在分开的步骤中将0.25kg仲钼酸铵((NH4)6·Mo7O24·4H2O)、0.23kg偏钒酸铵(NH4VO3)和0.3kg草酸加入1.2kg比表面积为约270m2/g的氧化钛中，再向其中加入20％(重)的硅溶胶(按SiO2计8％重)，然后捏和该混合物同时加水形成糊料。向该糊料中加入15％(重)高岭土型无机纤维(商品名：Kaowool)，进一步捏和得到水含量为30.5％的糊料。
将上述糊料放在前面步骤中制备的500mm宽的两片催化剂基质之间，通过用一对压辊加压将该糊料涂于所述网状产品(催化剂基质)的表面上及其网眼中，将该基质切成480mm长，得到0.7mm厚的片状催化剂。然后，将所得催化剂插入加热模具中，在加热干燥的同时加压得到如图3中所示平片部分长度(L)为44mm且有许多高度(H)为1.8mm的突出部分的片状催化剂(以下称为催化剂元件)。将许多片如此得到的催化剂元件堆叠，同时插入通过将如上所述用作催化剂基质的有刚性的E玻璃纤维织物切成480mm的正方形制成的网状产品，将此催化剂堆装配在金属框中，在通风的情况下于500℃焙烧2小时得到催化剂结构。
实施例2
将3.8kg偏钨酸铵((NH4)6·H2W12O40·23H2O)和1.28kg偏钒酸铵(NH4VO3)加入67kg偏钛酸浆液(TiO2含量：30％重，SO4含量：8％重)中，用加热捏和机在使水蒸发的同时捏和得到含约36％水的糊料。然后，将此糊料挤成3φ的棒状材料，切粒，在流化干燥器中干燥，然后在大气中于250℃焙烧2小时。将所得粒料用锤磨机磨成平均粒径为5μm的粉末。将20kg所得粉末、3kg Al2O3·SiO2型无机纤维、和10kg水用捏和机捏和1小时使之呈糊状。用辊式压合机将此催化剂糊涂于宽490mm、厚0.2mm的SUS304金属板条基质的表面上和网眼中得到厚约0.9mm的催化剂元件。用压模使这些催化剂元件成型以致平片部分的长度(L)变成60mm和高度改变部分的高度(H)变成5mm，得到催化剂元件。
将许多片如此得到的催化剂元件堆叠，同时插入通过将如上所述用作催化剂基质的SUS304金属板条切成480mm的正方形制成的网状产品形成催化剂堆，将此催化剂堆装配在金属框中，在通风的情况下于500℃焙烧2小时得到实施例2的催化剂结构。
实施例3和4
将0.25kg仲钼酸铵((NH4)6·Mo7O24·4H2O)、0.23kg偏钒酸铵(NH4VO3)、0.3kg草酸、和水加入1.2kg比表面积为约270m2/g的氧化钛中，捏和该混合物同时加水形成糊料。然后，将该糊料挤出，用造粒机制成3φ的柱状产品。将该产品干燥，在550℃焙烧2小时，用粉碎机研磨得到其中多于60％的颗粒尺寸小于1μm的粉末。向所得粉末中加水制成固含量为40％的催化剂浆液。用该催化剂浆液浸渍实施例1和2中所用网状产品，然后从浆液中取出，通过空气吹风除去过量的浆液，将产品干燥得到表面上分别涂有催化剂组分的网状产品。重复与实施例1和2相同的方法，但用上述网状产品分别代替实施倒1和2中所用网状产品，得到实施例3和4的催化剂结构。
对比例1和2
以与实施例1和2中相同的方式制备对比例1和2的催化剂结构，但所述催化剂元件这样成型以致成型时山脉部分(高度改变部分)的位置分别移动5mm和8mm，依次直接堆叠不插入网状产品以致不干扰上述位移的次序。
实施例5
以与实施例1相同的方式通过堆叠催化剂元件同时插入与实施例1相同的网状产品制备实施例5的催化剂结构，但使用其中突出部分的长度方向相对于催化剂元件的一侧倾斜30°的“突出部分倾斜的催化剂元件”，在交替地颠倒其左侧和右侧的情况下堆叠该元件。
实施例6
用许多实施例5中所用“突出部分倾斜的催化剂元件”和许多实施例1中所用催化剂元件，交替地堆叠同时在其间插入与实施例1中相同的网状产品，得到实施例6的催化剂结构。
对实施例1至6和对比例1至2的催化剂，在表1所示条件下测试催化剂结构两端流动通道形状的干扰，并测定脱氮性能。所得结果示于表2中。
表1
NOx浓度(ppm) 80
NH3/NOx(-) 1.2
温度(℃) 350
SV(h-1) 45000
表2
  催化剂 催化剂组分     网状产品 干扰1) 脱氮率(％)
  实施例1   Ti/Mo/V     R.G纤维织物2)   无     79.6
  实施例2   Ti /W/V     金属板条   无     65.2
  实施例3   Ti/Mo/V     催化剂涂布的R.G纤维织物3)   无     90.1
  实施例4   Ti/W/V     催化剂涂布的金属板条4)   无     84.1
  实施例5   Ti/Mo/V     R.G纤维织物2)   无     84.9
  实施例6   Ti/Mo/V     R.G纤维织物2)   无     81.5
  对比例1   Ti/Mo/V           无   大     63
  对比例2   Ti/W/V           无   稍大     50.5
附注1)：两端流动通道形状的干扰
2)：增强的玻璃纤维织物
3)：涂有催化剂组分的增强玻璃纤维织物
4)：涂有催化剂组分的金属板条
表2中，实施例1和2与对比例1和2比较时，对比例中催化剂结构两端催化剂元件之间间隔的干扰较大，实施例中保持均匀的间隔。此外，可见与不使用网状产品的对比例相比，实施例的催化剂结构由于插入催化剂元件之间的网状产品的气体搅动作用使脱氮率提高。从这些事实可见本发明催化剂结构具有高强度和均匀的流动通道，有比对比例提高的脱氮性能。
实施例1和2与实施例3和4对比时，实施例3和4的催化剂性能比实施例1和2更好，因为在实施例3和4中，使用涂有催化剂组分的网状产品，从而使催化剂位于其中气体搅动作用最大的气体流动通道中。实施例5和6的催化剂结构的脱氮性能与实施例1对比时，可见使用突出部分的长度方向以规定角度倾斜的催化剂元件使脱氮性能提高。
使用上述实施例的催化剂结构，利用通过平片状的网状产品堆叠有突出部分或山脉部分和山谷部分的片状催化剂这样简单的方法几乎不发生气体流动通道的破碎或干扰；可获得高强度的结构；还使催化剂性能显著提高。
实施例7
将0.25kg仲钼酸铵((NH4)6·Mo7O24·4H2O)、0.23kg偏钒酸铵(NH4VO3)和0.3kg草酸加入1.2kg比表面积为270m2/g的氧化钛中，再向其中加入20％(重)的硅溶胶(按SiO2计8％重)，然后捏和该混合物同时加水形成糊料。向该糊料中加入15％(重)高岭土型无机纤维(商品名：Kaowool)，进一步捏和得到水含量为30.5％的糊料。
将上述糊料放在前面步骤中制备的500mm宽的两片催化剂基质之间，通过用一对压辊加压将该糊料涂于所述网状产品的表面上及其网眼中，将该基质切成480mm长，得到0.7mm厚的片状催化剂。然后，将所得催化剂元件插入加热模具中，在加热干燥的同时加压而得到横截面形状与实施例1相同的片状催化剂。
另一方面，将直径1.2mm的不锈钢丝拉直，然后切成每段478mm得到约2000段钢丝。还制备切成约5mm正方形、长480mm的约200段“Kaowool”。
使用通过前面所述步骤得到的催化剂片、钢丝和“Kaowool”。即将以10mm的间距平行放置的钢丝两端上下用“Kaowool”固定得到棒状件，将所述棒状件和催化剂片交替堆叠，然后装配在金属框中。此时，使钢丝的方向垂直于气体流动方向。将催化剂片在通风的情况下于500℃焙烧2小时得到如图4所示催化剂结构。
参考例1
用含40％氧化钛、20％硅溶胶和1％聚乙烯醇的浆液浸渍以10根纱/英寸的密度平织纤维直径为9μm的1400E玻璃纤维加捻纱所制成的织物，在150℃下干燥赋予刚性，切成480mm正方形，得到厚度1.2mm的织物。这些织物代替实施例7中所用含钢丝和“Kaowool”的棒状件，与实施例7中所用催化剂片交替堆叠，装配在金属框中，然后在通风的情况下于500℃焙烧2小时得到催化剂结构。
实施例8
称取氧化钛(TiO2)粉末、偏钨酸铵((NH4)6·H2W12O40·23H2O)、偏钒酸铵(NH4VO3)液体使Ti/W/V之摩尔比为89/5/6，然后向其中加入基于所述氧化钛的量为30％(重)的水，将混合物在捏和机中捏和30分钟，向其中加入基于作为起始原料的氧化钛的量为25％(重)的“Kaowool”，将混合物再捏和30分钟得到糊料。将此糊料涂于500mm宽、0.8mm厚的金属板条上得到平片状催化剂。使该催化剂加压成形，切成480mm的正方形得到有图1(a)所示横截面的催化剂片。
另一方面，将直径0.7mm的黄铜丝切成550mm。将一些铜丝以20mm的间距放在所述催化剂片之一上，将另一片催化剂堆叠于其上使之呈图6中所示形状。以与上述相同的方式进一步堆叠催化剂片和铜丝制备成形件，装配在金属框中。此时，这样设置铜丝使其方向垂直于气体流动方向。将催化剂在通风的情况下于500℃焙烧2小时得到催化剂结构。
实施例9
将0.25kg仲钼酸铵((NH4)6·Mo7O24·4H2O)、0.23kg偏钒酸铵(NH4VO3)、0.3kg草酸、和水加入1.2kg比表面积为270m2/g的氧化钛中，捏和形成糊料。将该糊料挤出，用造粒机制成3φ的圆柱。将该成形产品(圆柱)干燥，在550℃焙烧2小时，用粉碎机研磨得到其中多于60％的颗粒的颗粒尺寸小于1μm的粉末。向所得粉末中加水制成固含量为40％的催化剂浆液。
用上述步骤所得催化剂浆液浸渍实施例7中所用钢丝，取出，然后干燥得到上面涂有催化剂组分的钢丝。
以与实施例7中相同的方式，但用上述钢丝代替实施例7中所用钢丝，得到图4中所示催化剂结构。
实施例10和11
以与实施例7中相同的方式，但将实施例7中所用钢丝的放置间隔分别改成40mm和80mm，制备催化剂结构。
对比实施例7和参考例1中催化剂片的用量，结果示于表3中。
表3
催化剂片的数量
实施例7 87
参考例1 103
表3所示实例中，催化剂片之间所用钢丝和织物厚度均为1.2mm，可见实施例7的催化剂片数量更少而强度比参考例1更高。
在表4所示条件下测定实施例7、9、10和11及参考例1中催化剂的脱氮性能和压力损失。所得结果示于表5中。
表4
NOx浓度(ppm) 80
NH3/NOx(-1) 1.2
温度(℃) 350
SV(h-1) 45000
表5
催化剂结构的类型 金属丝上的催化剂涂层   金属丝的设置距离(mm)               试验结果
基于面积的总反应速率常数(m/h) 单位长度的压力损失(mmAq/m)
  实施例7     无     10     266.4     156.7
  参考例1     -      -     252.7     125.6
  实施例9    涂布     10     348.5     159.2
  实施例10     无     40     261.5     75.7
  实施例11     无     80     222.2     56.7
表5中，对比实施例7、参考例1和实施例10的试验结果时，可见其中金属丝的设置距离(金属丝设置间隔)为10mm的实施例7中压力损失比使用网状产品的参考例1大，尽管基于面积的总反应速率常数近似相同，但在其中金属丝设置间隔为40mm的实施例10中，压力损失可降至低于参考例1。然而，从这些实施例与实施例11的比较结果可见为保持基于面积的总反应速率常数，金属丝设置间隔是有限制的。此外，对比实施例7和实施例9可见，由上面沉积有催化剂组分的金属丝制成的催化剂提高基于面积的总反应速率常数的作用很大。
根据所附权利要求1中所述本发明，可用相同形状的片状催化剂生产催化剂结构，因为通过有许多从正面通至其背面的通孔的网状产品堆叠有突出部分和平片部分的片状催化剂，这些片状催化剂在催化剂结构中不直接相互接触。因此，可简化催化剂结构的生产步骤，降低生产成本，进一步地，可防止气流通道变形，并可提高催化剂结构的强度。此外，根据本发明，由于网状产品位于气体流动通道的中心部分使气体在所述结构中的分散速度增加；形成高催化剂性能；并使废气净化率例如脱氮率提高。
根据所附权利要求2中所述本发明，由于所述片状催化剂是通过先将脱氮催化剂组分涂于金属板条或用无机粘合剂增强的玻璃纤维织物的网眼中、然后将所述金属板条或增强织物制成适合的形状制备的，所以除上述作用之外，片状催化剂的表面积扩大使目标组分(NOx)的接触效率提高，并提高了片状催化剂的机械强度。
根据所附权利要求3中所述本发明，由于用上述金属板条作为网状产品，除上述作用之外，还使催化剂结构的机械强度进一步提高。
根据所附权利要求4中所述本发明，由于用包括氧化硅或氧化钛的无机粘合剂浸渍而增强的玻璃纤维织物作为网状产品，除上述作用之外，还使片状催化剂的强度提高，并可节省催化剂的用量。
根据所附权利要求5中所述本发明，由于催化剂组分沉积在网状产品表面，除上述作用之外，还使催化剂反应效率进一步提高。
根据所附权利要求6中所述本发明，由于用上述催化剂组分作为脱氮催化剂组分，除上述作用之外，还使脱氮效率进一步提高。
根据所附权利要求7中所述本发明，由于所述片状催化剂这样成形或装配在框中以使所述片状催化剂的全部或部分突出部分或山脉部分的长度方向相对于被处理气体的流动方向有规定的角度，所以除上述作用之外，还加强了气体搅动作用使催化剂反应效率进一步提高。
根据所附权利要求8中所述本发明，利用所附权利要求1至7之任一的催化剂结构可生产高效且紧凑的废气净化装置。
根据所附权利要求9至14之任一，通过任意改变如上所述设置在催化剂结构中的所述线形、带状或棒状气体分散件的设置间隔可抑制通过堆叠气体分散件所得催化剂结构中压力损失的增加。此外，由于可通过适当地调节气体分散件的设置间隔防止灰尘沉积(甚至在脏气中)，可保持气流扰动作用。进一步地，甚至要求催化剂结构本身强度高时，利用有足够高强度的气体分散件可防止气流通道变平或破碎并可抑制压力损失增加。因此，可提供高效且紧凑的废气净化装置。
工业实用性
本发明催化剂结构适用于废气净化装置如废气脱氮装置，还适用于净化电厂、各种工厂等排放出的废气。

Claims (17)

1.一种设置在装配在废气流动通道中的框架中用于净化废气的催化剂结构，包括交替堆叠的
通过在规定的平片部分间隔将平片状催化剂交替地向相反方向弯曲形成的有许多突出部分和平片部分的片状催化剂，和
由有许多从正面通至其背面的通孔的金属的、陶瓷的、或玻璃的网状产品组成的气体分散件。
2.权利要求1的用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂是将含氧化钛作为主组分和钒、钼和/或钨的氧化物作为活性组分的催化剂组分涂于金属板条或用无机粘合剂增强的玻璃纤维织物的网眼中使所述催化剂组分嵌入所述网眼中生产的产品。
3.权利要求1或2的用于净化废气的催化剂结构，其中所述网状产品是金属板条。
4.权利要求1或2的用于净化废气的催化剂结构，其中所述网状产品是通过用无机粘合剂浸渍所述织物增强的玻璃纤维织物。
5.权利要求1或2的用于净化废气的催化剂结构，其中催化剂组分沉积在所述网状产品的表面上。
6.权利要求5的用于净化废气的催化剂结构，其中所述催化剂组分是选自钛、钒、钼和钨的一或多种金属的氧化物。
7.权利要求1或2的用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂的突出部分是在其长度方向相对于所述片状催化剂的一侧倾斜规定的角度形成，在其间插入所述网状产品并交替地交换所述片状催化剂左右侧的情况下堆叠多个所述片状催化剂。
8.一种净化废气装置，有设置在废气流动通道中的权利要求1的催化剂结构。
9.一种设置在装配在废气流动通道中的框架中用于净化废气的催化剂结构，包括
通过将平片状催化剂在平片部分交替地向相反方向弯曲形成的在规定的间隔有许多对突出部分和平片部分的片状催化剂，和
通过以规定的间隔平行排列线形、带状或棒状的金属、陶瓷、或玻璃材料制备的气体分散件，所述片状催化剂和所述气体分散件交替堆叠于所述框架内。
10.权利要求9的用于净化废气的催化剂结构，其中所述片状催化剂是将含氧化钛作为主组分和钒、钼和/或钨的氧化物作为活性组分的催化剂组分涂于金属板条或用无机粘合剂增强的玻璃纤维织物的网眼中使所述催化剂组分嵌入所述网眼中生产的产品。
11.权利要求9的催化剂结构，其中所述气体分散件是通过连接部分或全部所述线形、带状或棒状材料制成的结构。
12.权利要求9至11中任一项的催化剂结构，其中所述气体分散件设置在相邻催化剂片之一的突出部分与堆叠的另一催化剂片的平片部分之接触点的连线上。
13.权利要求9或10的催化剂结构，其中所述气体分散件是通过用无机粘合剂浸渍所述气体分散件增强的产品。
14.权利要求9或10的催化剂结构，其中催化剂组分沉积在所述气体分散件的表面上。
15.权利要求14的催化剂结构，其中沉积在所述气体分散件的表面上的催化剂组分是选自钛、钒、钼和钨的一或多种金属的氧化物。
16.权利要求9的催化剂结构，其中所述片状催化剂的突出部分是在其长度方向相对于所述片状催化剂的一侧倾斜规定的角度形成，在其间插入所述气体分散体并交替地交换所述片状催化剂左右侧的情况下堆叠多个所述片状催化剂。
17.一种净化废气的装置，有设置在废气流动通道中的权利要求9的催化剂结构。
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