CN201161190Y - 一种新型催化剂模块结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种新型催化剂模块结构，特别涉及催化剂的外形结构。催化剂模块内几何通道的壁面上开有通孔，在催化剂模块内部形成三维通道，壁面通孔是通过催化剂单元叠加后形成，也可以是在催化剂模块一次成型后，在催化剂模块壁面上开孔；催化剂单元两端壁面上的开孔可以是连续开孔，也可以是间隔开孔，当两个催化剂单元叠加在一起时，在催化剂模块的壁面上形成完整的通孔。使得沿着流体通道流动的反应气体呈现复杂的三维流动，从而增强了反应气体的扰动强度，提高了催化剂的有效利用率，同时由于壁面上通道或通孔的存在，破坏了催化剂壁面的边界层，使得流体产生紊流流动；对含尘气体而言，在提高传质速率的同时，可以降低含尘气体中灰尘在壁面上的沉积，减少通道堵塞现象的产生。

Description

一种新型催化剂模块结构

技术领域

本实用新型属于催化剂制造技术领域，特别涉及催化剂的外形结构。

背景技术

催化剂被广泛地应用于化学工业，石油加工工业以及制药等工业领域，它的作用主要是用来改变化学反应速率。对化学催化剂而言，根据其聚集状态的不同，有气态、液态和固态催化剂之分，其中固体催化剂的外形结构有多种，包括粉状，颗粒状，片状，条状，以及具有方形、长方形、蜂窝状或其它形状的通道的几何模块。其中颗粒状等碎料主要用于填充催化反应室，反应气体通过颗粒之间的空隙穿过催化剂床料层，在颗粒的表面发生催化反应；根据料层是固定还是移动又有固定床和流化床催化反应器之分。这类催化反应器具有反应气体和催化剂反应表面接触充分，混合均匀等优点，但是其缺点也显而易见，比如较高的压力损失，催化剂的磨损和催化剂的携带造成的催化剂损耗等。另一类催化剂的形状主要是内部开有各种形状的通道的几何模块，在催化反应室内将多个催化剂模块按一定的方式排列在一起，反应气体通过催化剂模块内的几何通道，在通道表面发生催化反应；虽然这类催化剂的形状保持了较小的压力损失，动力损失小，磨损也较轻，而且解决了由于催化剂被反应气体的携带所造成的催化剂损耗，但是由于通道为一维通道，流体沿着一个方向流过催化剂表面，流体的扰动较小，受传质速率的影响，反应气体无法快速接触到催化剂，而反应后的气体无法及时离开催化剂表面，使得催化反应的速率受到了影响；同时由于这类催化反应器具有较大的流通截面积，缩短了反应气体和催化剂表面的接触时间，所以为了达到一定的催化反应效果，反应器的体积通常会比较大，催化剂的有效利用率较低，对于如发电厂烟气脱硝过程中遇到的含尘气体，还可能存在催化剂内流体通道堵塞的现象。

发明内容

为了克服催化剂模块所存在问题，本实用新型提供了一种新型催化剂模块结构，使的反应气体在流过催化剂内的几何通道时产生三维方向上的流动，提高了反应气体的扰动强度，强化了传质过程，催化反应效果得以改善，从而可以缩小反应器的体积，提高催化剂的有效利用率。

本实用新型采用的技术方案是：催化剂模块内几何通道的壁面上开有通孔，在催化剂模块内部形成三维通道，壁面通孔是通过催化剂单元叠加后形成，也可以是在催化剂模块一次成型后，在催化剂模块壁面上开孔；催化剂单元两端壁面上的开孔可以是连续开孔，也可以是间隔开孔，当两个催化剂单元叠加在一起时，在催化剂模块的壁面上形成完整的通孔；催化剂单元壁面上的开孔可以是长方形、正方形、圆形、椭圆形、三角形或其它的多边形。这样，通过在催化剂模块内几何通道的壁面上按照一定的间隔开有通道或通孔，使得反应气体在沿着流体通道流动方向的垂直方向上产生流动，通道内的流体将不再是单纯的一维流动，而是呈现复杂的三维流动，提高了反应气体的扰动强度，同时由于壁面上通孔的存在，破坏了催化剂壁面的边界层，使得流体产生紊流流动；对含尘气体而言，在提高传质速率的同时，可以降低含尘气体中灰尘在壁面上的沉积，减少通道堵塞现象的产生。

本实用新型的有益效果是：通过在催化剂模块内几何通道的壁面上开通道或通孔的办法实现了流体在催化剂模块内的三维流动，提高了反应气体的扰动，提高了传质速率，有效地改善了催化反应效果，缩小了反应器的体积，提高催化剂的有效利用率。本实用新型所提供的新型催化剂外形结构制造简单，结构模块化，组装方便。

本实用新型特别适合于用选择性催化还原法对发电厂排放的烟气进行脱硝处理的过程。

附图说明

图1为催化剂单元的前侧视立体示意图

图2为催化剂单元的后侧视立体示意图。

图3为催化剂单元组装模块示意图。

图中：1、催化剂单元，2、通孔，3、催化剂内部几何通道

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述：

在图1所示实施例中，催化剂单元1的壁面的两端按一定规律开孔，这样当两个催化剂单元叠加在一起的时候，催化剂壁面上就形成完整的通孔2，在催化剂内部几何通道3内流动的流体会通过壁面上的开孔流到相邻的流体通道内，即在沿着流体通道流动方向的垂直方向上产生流动而形成三维流动。图2是催化剂单元的后侧视立体示意图，结合图1，可以看出当两个催化剂单元前后叠加在一起时，可以在催化剂壁面上形成完整的通孔。

图3所示为多个催化剂单元组装成的一个催化剂模块，

由于壁面上开孔的存在，在催化剂模块中流体的流动将不再是一维，而是呈现复杂的三维流动，提高了反应气体的扰动强度和传质速率；壁面上的开口破坏了催化剂壁面的流体的边界层，使得流体产生紊流流动；对含尘气体而言，在提高传质速率的同时，可以降低含尘气体中灰尘在壁面上的沉积，减少通道堵塞现象的产生。

催化剂单元壁面上的开孔可以是连续开孔，也可以是间隔开孔，或按其它的排列方式开孔。催化剂单元壁面上的开孔可以是如图1所示的长方形，也可以是正方形、圆形、椭圆形或其它几何形状。在催化剂的组装模块中，相邻两个催化剂单元可以是相同的外形结构，也可以是不同的外形结构。

本实用新型所说的新型催化剂结构是通过多个催化剂单元叠加后形成三维通道的，也可以是在催化剂模块一次成型后，通过在催化剂模块表面上开孔的办法来形成三维通道。

Claims (3)

1.一种新型催化剂模块结构，其特征是：催化剂模块内几何通道的壁面上开有通孔，在催化剂模块内部形成三维通道。

2.根据权利要求1所述的新型催化剂模块结构，其特征在于：催化剂单元两端壁面上的开孔为连续开孔或间隔开孔，在两个催化剂单元叠加时，催化剂模块的壁面上形成完整的通孔。

3.根据权利要求1所述的新型催化剂模块结构，其特征在于：催化剂单元壁面上的开孔形状为下述形状之一：长方形、正方形、圆形、椭圆形、三角形或其它多边形。

Images