CN1978568A - 选择性催化还原氧化氮的组合物、催化组件元件和催化组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用用于选择性催化还原以从废气中去除氧化氮的催化剂的涂料组合物、用于选择性催化还原的催化组件元件、和用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件,更具体涉及下述催化组件元件和用于选择性催化还原的催化组件元件--在其中将其上带有用于选择性催化还原的催化剂涂层的多个板式或波形玻璃纤维板反复层压,本发明还涉及用于封装催化组件元件的催化组件。根据本发明,生产过程是简单、经济且高效的,且用于选择性催化还原的催化组件元件不仅分解废气中氧化氮的效率优异,还具有优异的耐久性、经济效率和抗热冲击性。此外,本发明具有如下优点,能够提供可通过直接置于现场而操作的催化组件。
Description
技术领域
本发明涉及使用在含氧气态介质中选择性催化还原以去除氧化氮的催化剂的涂料组合物、用于选择性催化还原的催化组件元件、和用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件,更具体地,本发明涉及用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件和催化组件,它们各自具有高的氧化氮分解效率,重量轻,并具有优异的耐久性、经济效率和抗热冲击性。
本申请要求2005年11月29日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2005-0114710号的优先权,其内容完全引用本文以供参考。
背景技术
氧化氮(NOx),作为使用煤、重油和气体作为主要燃料的发电站产生的废气,是空气污染的主要原因,且处理NOx气体需要大量成本。
当用高效选择性催化还原(SCR)催化剂(其是用于去除氧化氮的催化剂之一)使氧化氮分解时,可以以低成本有效降低空气污染。
用于选择性催化还原的催化剂(SCR催化剂)主要包含载体,例如二氧化钛、氧化铝、二氧化硅和氧化锆,以及活性金属(例如钒、钼、镍、钨、铁和铜)的氧化物。特别地,商业选择性催化还原技术主要涉及V2O5/TiO2催化剂。此外,用于从废气中去除氧化氮的各种SCR催化剂是包括韩国专利第382051、473080和275301号在内的多个专利文献中已知的。
选择性催化还原(SCR)方法已经长期用在发电站部门中以从废气中去除氧化氮。在此,在废气中加入氨(NH3)并在合适的催化剂上与氧化氮选择性地反应以获得氮和水。
过去,与选择性催化还原(SCR)技术有关的多数公知催化组件元件的制造方法包括浸涂(wash coating)和挤塑(extrusion)。
浸涂是用于制造用作汽车废气排放控制系统的催化转化器的技术,在该技术中,将催化剂薄薄涂布在蜂窝形式(格型方砖形式)的堇青石表面上。然而,该方法难以大规模制造催化剂,因为在许多固定污染源的选择性催化还原中,整个操作手工进行;并且该方法是不经济的,因为使用昂贵的堇青石作载体,因此竞争价格低于直接挤出廉价催化剂的方法。
同时,挤塑通常使用通过将SCR粉末转化成高粘液相的挤塑方式制成的蜂窝体。然而,通过挤塑方式制成的蜂窝体具有下述问题——其重量大并在模制品和挤塑品干燥和烘焙过程中在模制品中产生裂纹,这是不经济的,因为需要较长烘焙时间,且物理强度降低。换言之,因为在催化剂干燥步骤中产生放热反应,由此有机粘合剂突然挥发,因此产生裂纹。此外,挤塑具有下述问题——氧化氮去除效率低,且不能制造各种类型的催化组件元件。
发明内容
[技术问题]
本发明旨在解决上述问题。因此本发明的一个目的是提供用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其重量轻,具有优异的耐久性和经济效率,并能够高效去除氧化氮。
本发明的另一目的是提供用于选择性催化还原的催化组件元件和制造催化组件元件的方法,该元件重量轻,具有优异的耐久性和经济效率,并能够高效去除氧化氮。
本发明的又一目的是提供用于选择性催化还原的催化组件,其重量轻,具有优异的耐久性和经济效率,并能够高效去除氧化氮。
[技术方案]
为了实现本发明的前述目的,本发明提供了用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化涂料组合物,其含有硅氧烷基聚合物;硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末;和用于选择性催化还原(SCR)的催化剂粉末。
此外,为了实现本发明的前述另一目的,本发明提供了用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件,在其中通过在多孔板式或弯曲型玻璃纤维载体上涂布用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化涂料组合物而形成涂层。
为了实现本发明的前述另一目的,本发明提供了制造催化组件元件的方法,包括下列步骤:在用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍多孔板式玻璃纤维载体以形成涂层并风干该涂层;将其上带有涂层的板材制成板式或波形板;并烘焙板式或波形板。
为了实现本发明的前述又一目的,本发明提供了用于选择性催化还原的催化组件,包括带有敞开上端和下端的中空立方外壳;安装在该外壳内部的用于选择性催化还原的多个催化组件元件;用于密封该外壳上端和下端的盖子。
下面详细描述本发明。
根据本发明的用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化剂(下文称作“SCR催化剂”)包含硅氧烷基聚合物、硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末和用于SCR的催化剂粉末。
硅氧烷基聚合物具有优异的耐热性和耐磨性,优选为通过下式(1)所示的烷氧基硅烷和水分散性二氧化硅的水解缩合制成的纳米二氧化硅基氧化物。
(R1)nSi(OR2)m (1)
其中R1和R2可以彼此相同或不同,并独立地选自含有1至6个碳原子的烷基和含有6至20个碳原子的芳基;
n是1或2的整数;且
m是2或3的整数。
式(1)所示的烷氧基硅烷的优选具体例子包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷。
式(1)的优选具体例子包括(R1)Si(OR2)3。
其中R1是含有1至3个碳原子的烷基或含有6至13个碳原子的芳基;R2是含有1至3个碳原子的烷基。
所用的水分散性二氧化硅优选具有3至11的pH值,15至40微米的粒度和20至80wt%的固含量。
当水分散性二氧化硅是中性或碱性时,反应可以延迟以进行胶凝化。在这种情况下,使用pH调节处理催化剂将中性或碱性水分散性二氧化硅酸化。作为用于酸化的pH调节处理催化剂,优选使用盐酸、硫酸、硝酸和双氰胺。
在式(1)中,当R是甲基时,可以根据下列反应方案1制备硅氧烷基聚合物,且烷氧基硅烷的部分缩合产物与下列反应方案1的相同。
[反应方案1]
如上制成的硅氧烷基聚合物的含量优选为涂料组合物总重量的10至70重量份,更优选20至60重量份。
当其含量低于10重量份时,SCR催化剂与玻璃纤维载体的粘附性降低,因为所形成粒子的粒度很小。当其含量超过70重量份时,所形成的粒子覆盖SCR催化剂并因此降低SCR催化剂的比表面积,这造成较低的氧化氮分解能力。
将硅氧烷(SiO2)基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末在涂料组合物中混合,以改进涂布在玻璃纤维载体上的SCR催化剂的性质,例如硬度和耐磨性。
硅氧烷基陶瓷粉末是指包含SiOx的金属氧化物粉末,玻璃纤维粉末是指通过细磨玻璃纤维而制成的粉末。
所用的硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末的粒度优选为0.1至3毫米。当粒度小于0.1毫米时,催化剂的比表面积降低至损害SCR催化剂的效力。当粒度超过3毫米时,比表面积和硬度提高并因此提高催化剂效力,但是容易由于外部冲击产生裂纹,因为表面变粗糙且硬度变高。
硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末的用量优选为涂料组合物总量的1至20重量份,更优选1至15重量份。当其含量低于1重量份时,涂料层的硬度突然降低,而当其含量超过20重量份时,SCR催化剂的反应效率突然降低,这些是不优选的。
SCR的催化剂粉末包括但不限于,通常用在本发明领域中的那些。然而,其用量优选为涂料组合物总量的30至80重量份。当其含量低于30重量份时,涂膜的硬度降低且催化剂粉末容易从涂膜上脱落,而当其含量超过80重量份时,涂膜硬度过高且即使轻微冲击也会产生裂纹,且氮的氧化效率降低,这是成问题的。
下面描述用于选择性催化还原的催化涂料组合物的制备方法。
用于选择性催化还原的催化涂料组合物的制备方法包括下列步骤:(A)将硅氧烷基聚合物溶于有机溶剂;(B)在所得溶液中添加硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末以彼此混合;和(C)在所得混合溶液中添加用于SCR的催化剂粉末以混合并搅拌。
首先,在(A)步骤中,将硅氧烷基聚合物溶于有机溶剂。
使用有机溶剂以改进硅氧烷基聚合物的储存稳定性和SCR催化剂的分散效果,且优选使用选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、二乙二醇和丙二醇的一种或多种多元醇。
有机溶剂的含量优选为本发明的涂料组合物总量的10至50重量份。当其含量小于10重量份时,存在耐久性问题,即在玻璃纤维载体上涂布涂料组合物的过程中,由于与SCR催化剂混合过程中的粘度提高而产生裂纹,且催化剂由于弱粘附性而容易脱落。当其含量超过50重量份时,因为粘度降低和SCR催化剂含量降低,氧化氮的分解效率降低。
在(B)步骤中,在步骤(A)的溶液中添加适量硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末以彼此混合。然后,在步骤(C)中,在混合溶液中加入用于SCR的传统催化剂粉末,并将所得溶液混合并搅拌以制备本发明的涂料组合物。
本发明提供了用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件。
本发明的用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件如下——在其中,通过将涂料组合物涂布到多孔板式玻璃纤维载体或以预定形状弯曲的玻璃纤维载体上以形成涂层。
载体的一种优选结构如下——其中第一板材和第二板材正交并彼此反复层压,它们各自具有以多个正弦波形弯曲的横截面。
载体的另一优选结构如下——其中第一多孔平板和具有以多个正弦波形弯曲的横截面的第二板材依次反复层压。
载体的又一优选结构如下——其中第一多孔平板和具有交替含有截顶波脊(truncated ridge)且以多个基本为正弦波形弯曲的横截面的第二板材依次反复层压。
载体的又一优选结构如下——其中第一多孔平板和具有以多个斩波(chopping)波形弯曲的横截面的第二板材依次反复层压。
在这种情况下,具有上述形状的载体优选为长300毫米至1800毫米,宽100毫米至1000毫米且厚0.2毫米至1毫米的板形载体,以使载体可以安装在特定外壳内部。
下面描述根据本发明的用于选择性催化还原的催化组件元件的制造方法。
根据本发明的用于选择性催化还原的催化组件元件的制造方法包括下列步骤:
(a)在用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍多孔板式玻璃纤维载体以形成涂层,并风干涂层;
(b)将其上带有涂层的板材制成板式或波形板;和
(c)烘焙板式或波形板。
步骤(a)可以进一步包括在用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍多孔板式玻璃纤维载体之前,在硅氧烷基聚合物溶液中浸渍多孔板式玻璃纤维载体,以用硅氧烷基聚合物溶液涂布载体,并风干涂层。
在步骤(b)中,其上带有涂层的板式板材在(a)步骤后形状不变。可以使用热辊制造波形板。此外,波形板可以如下——其中在具有上述弯曲结构的各种波形板上形成涂层。在这种情况下,可以通过用具有各种形状的模具加压制造具有各种弯曲结构的波形板。
在步骤(c)中,优选在100至500℃烘焙。当烘焙温度低于100℃时,加工时间变长。当烘焙时间超过500℃时,涂层可能破裂或受损。在这种情况下,通过将烘焙时间缩短至10至50分钟来烘焙板材,由此有助于改进氧化氮去除效率性能和元件的生产率。
在如上制成的催化组件元件的催化剂涂层中发生的化学反应通常表示为下列反应方案2:
[反应方案2]
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
参照反应方案2,选择性催化还原包括下述原理——其中使用作还原剂的氨和催化剂将一氧化氮和二氧化氮转化成对人类无害的氮和水蒸汽。特别地,当氨和一氧化氮的反应摩尔比为1.0时,实现最佳的操作条件。
本发明进一步包括用于选择性催化还原的催化组件。
根据本发明的用于选择性催化还原的催化组件包括带有敞开上端和下端的中空立方外壳;安装在外壳内部的多个用于选择性催化还原的催化模件元件;用于密封外壳上端和下端的盖子。
外壳材料优选为钢、不锈钢或玻璃纤维,它们优选具有0.2毫米至1毫米的厚度,150毫米至1000毫米的宽度、150毫米至1000毫米的长度和150毫米至1800毫米的高度。
[有利效果]
根据本发明的具有上述结构的用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件,不仅在玻璃纤维和SCR涂层的密度、粘附性、耐磨性、耐久性和抗热冲击性方面优异,还具有优异的氧化氮去除效率。与过去只有一种形式的蜂窝体不同,可以制造各种形式的催化组件元件。此外,根据本发明,SCR催化组件元件的比表面积能够极大提高,且重量轻,因为简单的制造法可以降低其重量,并可以缩短制造时间。此外,即使使用少量催化剂也可以制造许多SCR催化组件元件,因此本发明在价格和生产竞争性方面可以提供比传统蜂窝体更经济有用的效果。
附图说明
结合附图,由下列详述更清楚地理解本发明,其中:
图1是根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原(SCR)的催化涂料组合物的生产过程流程图;
图2和3各自是其上形成有SCR催化剂涂层的板式或波形催化组件元件的生产过程流程图;
图4和5是显示根据本发明的一个实施方式的浸渍和涂布法的示意图;
图6是根据本发明的一个实施方式的多孔板式玻璃纤维板的透视图;
图7至10是根据本发明的一个实施方式分类的SCR催化组件元件的透视图;
图11至14是以根据本发明的一个实施方式的SCR催化组件元件的合适组合层压的型材的部分透视图;
图15是根据本发明的一个实施方式的SCR催化组件元件(其中层压了多个板)的垂直截面图;
图16至18各自是显示废气在根据本发明的一个实施方式层压的SCR催化组件元件内部的流动路径的示意图;
图19和20各自是显示在根据本发明的一个实施方式层压的SCR催化组件元件内部,通过氧化氮与氨和/或氧反应形成的氮气和水蒸汽的排出机制的示意图;
图21是用于容纳根据本发明的一个实施方式的多个SCR催化组件元件的带有敞开上端和下端的中空立方外壳的投影透视图;
图22是用于密封外壳上端和下端的盖子的透视图;
图23是用于容纳根据本发明的一个实施方式的多个SCR催化组件元件的盒子的部分透视图,和显示SCR催化组件元件在催化组件中的堆积形状的透视图;且
图24是多个SCR催化组件盒适当堆积的形状的透视图。
*参考数字*
1:催化组件元件的波形高度
2:催化组件元件的波形厚度
3:催化组件元件的波形间距
4:催化组件元件的板式板材
5:催化组件元件的波形
6、7、8:催化组件盒的尺寸
9:催化组件盒盖
10:催化组件盒
11:催化组件盒盖的支承体
12:催化组件元件的孔
13:SCR催化剂固定粘合剂
14:SCR催化剂颗粒
具体实施方式
图1是根据本发明的一个实施方式用于选择性催化还原的催化涂料组合物的生产过程流程图。如图1中所示,生产过程表示通过下列步骤制造本发明的涂料组合物的方法:(A)将硅氧烷基聚合物溶于作为有机溶剂的乙二醇中;(B)在(A)中获得的溶液中加入硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末以彼此混合;和(C)在(B)中获得的混合溶液中加入用于SCR的催化剂粉末以混合并搅拌。
图2和3的流程图显示了板式或波形催化组件元件(在其中形成根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化剂涂层)的生产过程。
参照图2,生产过程的一个例子包括下列步骤:在用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍作为多孔板式玻璃纤维载体的多孔板式玻璃纤维板以形成涂层并风干涂层;如果需要,使用模具对其上带有SCR涂层的板式板材加压以制成波形板;并在100至500℃烘焙其上带有涂层的波形板10至20分钟以制造催化组件元件。
参照图3,生产过程的另一例子包括下列步骤:在硅氧烷基聚合物溶液中浸渍作为多孔板式玻璃纤维载体的多孔板式玻璃纤维板,以用硅氧烷基聚合物溶液涂布该板,并风干涂层;在用于选择性催化还原(SCR)的催化涂料组合物中浸渍其上涂有硅氧烷基聚合物的板式板材以形成涂层并风干涂层;如果需要,使用模具对其上带有SCR涂层的板式板材加压以制成波形板;并在100至500℃烘焙其上带有涂层的波形板10至20分钟以制造催化组件元件。
图4和5各自是用于通过在涂料组合物中浸渍作为玻璃纤维载体的玻璃纤维板而形成SCR涂层的装置示意图。
图4示意性地显示了使用辊涂法的装置,其中首先在容器中用涂布溶液涂布玻璃纤维板,同时将涂布溶液从第一阶段输送到第二阶段,并最终用刮刀进行表面控制。
图5示意性地显示了比图4的装置简单的使用涂布法的装置,其中在实现表面控制和涂膜厚度控制的同时,将玻璃纤维板直接在容器中用涂料浸渍,然后用涂料涂布。
图6是示意性地显示如图2中所观察到的作为平板式玻璃纤维载体的玻璃纤维板的透视图。如该图中所示,可以理解板是多孔的。
图7至10是如图3中所观察到的根据本发明的一个实施方式分类的用于选择性催化还原的催化组件元件的透视图。
参照图7,根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化组件元件的一个元件,是具有以多个正弦波形弯曲的横截面的板材。
参照图8,根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化组件元件的一个元件,是具有以多个正弦波形和斩波波形(它们各自占一半)弯曲的横截面的板材。
参照图9,根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化组件元件的一个元件,是具有以多个斩波波形弯曲的横截面的板材。
参照图10,根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化组件元件的一个元件,是具有下述横截面的板材——其横截面交替含有截顶波脊并以多个基本为正弦波形弯曲。
图11至14显示了以根据本发明的一个实施方式的用于选择性催化还原的催化组件元件的合适组合层压的结构;
图11显示了用于选择性催化还原的催化组件元件的结构例子,其中多孔板式板材和具有波形横截面的正弦板互相层压。
图12显示了用于选择性催化还原的催化组件元件的另一结构例子,其中具有波形横截面的正弦板互相交叉层压。
图13显示了用于选择性催化还原的催化组件元件的又一结构例子,其中多孔板式板材和具有斩波波形横截面的板材依次反复层压。
图14显示了用于选择性催化还原的催化组件元件的又一结构例子,其中多孔板式板材和具有交替含有截顶波脊和基本为正弦波形的横截面的板材依次反复层压。
图15是用于选择性催化还原的催化组件元件(其中如上所述层压多个板)的垂直截面图,图16至18示意性地显示吸附到根据本发明的一个实施方式层压的催化组件元件上的废气的流动路径。
图19和20示意性地显示了在催化组件(其中形成了SCR涂层)内部通过作为废气的氧化氮与氨和/或氧反应而形成的氮气和水蒸汽的排出机制。
图21显示了用于容纳多个SCR催化组件元件的带有敞开上端和下端的中空立方外壳组件,图22显示了用于密封外壳上端和下端的盖子。其尺寸可以根据进料燃料和脱硫设备中排出的氧化氮(NOx)的量设计。
图23至24各自是通过以合适形式堆积多个催化组件盒而制成的组件的透视图。
[发明模式]
下面,通过下列实施例更详细地描述本发明。然而,下列实施例仅作为举例说明以利于更好地理解本发明,而不是为了限制本发明。
制备例1:板式或波形玻璃纤维板的制造
根据进料燃料的类型、排出气体的量和排出气体中所含的粉尘量,通过用热辊(Gapjin Company制造)或模具(Gapjin Company制造)加压,以对应于图6至10的板式和各种波形(卷曲(crimped)、波纹(waved)、凹口(notched)和波状(undulated))制造0.5毫米厚、150毫米长且500毫米宽的玻璃纤维板。在这种情况下,波脊与波谷之间的高度为1毫米,且波谷与波谷之间的间距为6毫米。
制备例2:硅氧烷基聚合物的制备和储存稳定性实验
如下表1所示混合在硅氧烷基聚合物制备过程中使用的烷氧基硅烷、水分散性二氧化硅(LudoxTM,Du Pont Company制造)、有机溶剂和pH调节处理催化剂的组合物,由此制备硅氧烷基聚合物以测定其储存稳定性,结果显示在表1中。
[表1]
组合物(克) | 制备例 | |||||||||
2-1 | 2-2 | 2-3 | 2-4 | 2-5 | 2-6 | 2-7 | 2-8 | 2-9 | ||
甲基三甲氧基硅烷 | 42 | 42 | 42 | 35 | 35 | 35 | ||||
甲基三乙氧基硅烷 | 30 | 37 | 42 | 42 | 37 | |||||
二甲基二乙氧基硅烷 | 30 | 30 | 30 | 37 | ||||||
二苯基二甲氧基硅烷 | 30 | 37 | 30 | 30 | 37 | |||||
水分散性二氧化硅 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | |
溶剂 | 甲醇 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
乙醇 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
丙醇 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | |
异丙醇 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | |
乙二醇 | 10 | 10 | 20 | 20 | 20 | |||||
丙二醇 | 10 | 10 | 20 | 20 | 20 | 20 | ||||
pH调节处理催化剂 | 盐酸 | 1.4 | 1.4 | |||||||
硫酸 | 1.4 | 1.4 | ||||||||
硝酸 | 1.4 | 1.4 | ||||||||
双氰胺 | 1.4 | |||||||||
性能 | 储存稳定性(固化时间) | 20天 | 15天 | 20天 | 7天 | 2天 | 15天 | 10天 | 5天 | 14天 |
实施例1:SCR催化组件的制备和NOx分解效率的评估
如表2所示改变制备例2的硅氧烷基聚合物、玻璃纤维粉末(GlassueTM,KCC Corporation制造)和SCR催化剂(Nano Chemical Inc.制造)的混合比例。将板式玻璃纤维板浸在根据制备例1的涂布溶液中,并使用图4或5所示的涂布装置进行涂布,风干,然后通过放在具有各种形状的任何模具中加压以制造截短波形、正弦波形和基本为正弦波形的板。然后,将这些板在200℃煅烧30分钟以制造所需SCR催化组件元件。适当地将这些元件组合以制备具有多层结构的SCR催化组件盒,然后装盒以组装催化剂组件。使氧化氮(NOx)通过SCR催化组件,并测定其分解效率。结果显示在下表2中。
[表2]
组合物(克) | 实施例 | ||||||
1-1 | 1-2 | 1-3 | 1-4 | 1-5 | 1-6 | ||
硅氧烷基陶瓷粉末 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | |
SCR催化剂 | 258 | 248 | 238 | 228 | 218 | 208 | |
硅氧烷基聚合物(制备实施例2-1) | 45 | 55 | 65 | 75 | 85 | 95 | |
乙二醇 | 58 | 58 | 58 | 58 | 58 | 58 | |
丙二醇 | 58 | 58 | 58 | 58 | 58 | 58 | |
NOx | 300℃ | 85 | 81 | 72 | 67 | 51 | 47 |
250℃ | 72 | 66 | 51 | 43 | 38 | 34 | |
200℃ | 65 | 52 | 42 | 36 | 28 | 21 |
从上表2中可以看出,当SCR催化剂量提高且硅氧烷基聚合物的含量降低时,NOx的分解效率提高,但当硅氧烷基聚合物的含量为特定量(45克)或更高时,NOx的分解效率未提高。
Claims (22)
1.一种用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化涂料组合物,其包括硅氧烷基聚合物、硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末、和用于选择性催化还原(SCR)的催化剂粉末。
2.根据权利要求1所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中硅氧烷基聚合物、硅氧烷基陶瓷粉末或玻璃纤维粉末、和用于选择性催化还原(SCR)的催化剂粉末的含量分别为组合物总量的10至70重量份、1至20重量份、和30至80重量份。
3.根据权利要求1所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中将硅氧烷基聚合物溶于有机溶剂中。
4.根据权利要求3所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中有机溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇和丙二醇中的一种或多种,且含量为组合物总量的10至50重量份。
5.根据权利要求1所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中硅氧烷基聚合物是下式(1)所示的烷氧基硅烷和水分散性二氧化硅的水解缩合产物
(R1)nSi(OR2)m (1)
其中R1和R2可以彼此相同或不同,并独立地选自含有1至6个碳原子的烷基和含有6至20个碳原子的芳基;
n是1或2的整数;且
m是2或3的整数。
6.根据权利要求5所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中烷氧基硅烷是选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和二苯基二甲氧基硅烷的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中水分散性二氧化硅具有3至11的pH值,15至40微米的粒度,和占组合物总量的20至80wt%的固含量。
8.根据权利要求7所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中当水分散性二氧化硅是中性或碱性时,使用pH调节处理催化剂将水分散性二氧化硅酸化。
9.根据权利要求8所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物,其中pH调节处理催化剂是盐酸、硫酸、硝酸或双氰胺。
10.一种用于选择性催化还原以去除氧化氮的催化组件元件,其中通过在多孔板式或弯曲型玻璃纤维载体上涂布根据权利要求1所述的用于选择性催化还原的涂料组合物以形成涂层。
11.根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件,其中玻璃纤维载体是通过正交并反复层压第一板材和第二板材而形成的,这些板材各自具有以多个正弦波形弯曲的横截面。
12.根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件,其中玻璃纤维载体是通过依次并反复层压第一多孔平板和具有以多个正弦波形弯曲的横截面的第二板材而形成的。
13.根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件,其中玻璃纤维载体是通过依次并反复层压第一多孔平板和具有交替含有截顶波脊和以多个基本为正弦波形弯曲的横截面的第二板材而形成的。
14.根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件,其中玻璃纤维载体是通过依次并反复层压第一多孔平板和具有以多个斩波波形弯曲的横截面的第二板材而形成的。
15.根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件,其中玻璃纤维载体具有300毫米至1800毫米的长度、100毫米至1000毫米的宽度、和0.2毫米至1毫米的厚度。
16.一种制造用于选择性催化还原的催化组件元件的方法,其包括下列步骤:
在根据权利要求1所述的用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍多孔板式玻璃纤维载体以形成涂层,并风干涂层;
将其上带有涂层的板材制成板式或波形板;和
烘焙板式或波形板。
17.根据权利要求16所述的制造用于选择性催化还原的催化组件元件的方法,其进一步包括在用于选择性催化还原的催化涂料组合物中浸渍多孔板式玻璃纤维载体之前,在硅氧烷基聚合物溶液中浸渍多孔板式玻璃纤维载体以用硅氧烷基聚合物溶液涂布载体,并风干涂层。
18.根据权利要求16所述的制造用于选择性催化还原的催化组件元件的方法,其中以下述形状形成波形——具有以多个正弦波形弯曲的横截面、具有交替含有截顶波脊和以基本为正弦波形弯曲的横截面、或具有以多个斩波波形弯曲的横截面。
19.根据权利要求16所述的制造用于选择性催化还原的催化组件元件的方法,其中烘焙在100至500℃进行10至50分钟。
20.一种用于选择性催化还原的催化组件,包括带有敞开上端和下端的中空立方外壳;安装在外壳内部的多个根据权利要求10所述的用于选择性催化还原的催化组件元件;用于密封外壳上端和下端的盖子。
21.根据权利要求20所述的用于选择性催化还原的催化组件,其中外壳材料是钢、不锈钢或玻璃纤维。
22.根据权利要求20所述的用于选择性催化还原的催化组件,其中外壳具有0.2毫米至1毫米的厚度、150毫米至1000毫米的宽度、150毫米至1000毫米的长度、和150毫米至1800毫米的高度。
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