CN211660011U

CN211660011U - 一种叠层蜂窝催化剂

Info

Publication number: CN211660011U
Application number: CN202020071980.5U
Authority: CN
Inventors: 陈运法; 韩宁; 王安琪; 刘海弟
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-10-13
Anticipated expiration: 2030-01-14

Abstract

本实用新型提供了一种叠层蜂窝催化剂。所述叠层蜂窝催化剂包括2块以上的蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列。本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂同时实现了高催化效率与低生产成本。本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂克服了现有技术中存在的蜂窝孔尺寸越小，去除效率越高但是价格也越高；蜂窝孔尺寸越大，价格越低但是去除效率也越低的两难问题。

Description

一种叠层蜂窝催化剂

技术领域

本实用新型属于催化剂加工技术领域，涉及一种叠层蜂窝催化剂。

背景技术

臭氧催化剂通常负载质量轻、强度高的蜂窝铝载体上。为达到较高的去除效率，蜂窝铝的六边形孔边长要求尽量小，例如1mm。小孔蜂窝铝加工制作精度要求高，材料重量大且浪费较多，因此成本较高。相反，大孔蜂窝铝加工制作相对较容易，且材料更轻且浪费较少，因此成本更低。但是使用大孔蜂窝铝载体后，气流从大孔中流过，与催化剂接触机率降低，臭氧去除率也同时降低。因此，蜂窝铝臭氧催化剂需要兼顾高效率与低成本，以满足实际需求。

CN202036999U公开了一种烟气脱硝用蜂窝式催化剂，所述烟气脱硝用蜂窝式催化剂为蜂窝式结构。所述烟气脱硝用蜂窝式催化剂的通孔的横截面为多边形结构。所述烟气脱硝用蜂窝式催化剂的所述通孔的个数为16个-40个。相邻两个所述通孔之间的壁厚为0.5毫米-1.2毫米。所述烟气脱硝用蜂窝式催化剂的长度为500毫米-1400毫米。

CN104056667A公开了一种用于高温废气脱硝的陶瓷蜂窝式催化剂，包括载体和活性组分；所述载体其组成为偏钛酸70-90wt％、玻璃纤维1-5wt％、球土5-25wt％、纤维素2-5wt％、甘油2-6wt％；所述活性组分其组成为硝酸铈20-30wt％、硝酸镧20-30wt％、硝酸铝15-25wt％、硝酸铜25-35wt％。

CN106268775A公开了一种耐磨蜂窝式催化剂，属于催化剂技术领域。由二氧化钛、蒙脱石、三氧化钨、硬脂酸、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、玻璃纤维和乳酸构成，上述各组分的质量百分比为：二氧化钛70-90％、蒙脱石1-15％、三氧化钨1-10％、硬脂酸0.5-5％、羧甲基纤维素0.5-5％、聚氧化乙烯0.5-5％、玻璃纤维1-5％、乳酸1-5％。

CN107442104A公开了一种适用于燃气锅炉烟气脱硝的铈基高温蜂窝式催化剂，该催化剂的活性助剂为氧化钨和氧化铈，该催化剂以钛白粉混合二氧化硅粉为载体。

CN107413393A公开了一种用于玻璃窑炉的耐磨损陶瓷复合脱硝催化剂及其制备方法，其特征是端头部位为耐磨蜂窝陶瓷材料，所述的主体部位为耐磨蜂窝式催化剂，两者通过粘接硬化泥浆层粘连一体，并在四周使用不锈钢壳嵌套复合在一起。主要用于玻璃窑炉的脱硝装置中。

CN105246591A公开了一种蜂窝催化剂，其由钛氧化物、钒氧化物及钨氧化物构成，且即使该蜂窝催化剂中的钒氧化物的含量较少，也会具有充分的NOx净化性能。该方案的蜂窝催化剂由钛氧化物、钒氧化物及钨氧化物构成，上述蜂窝催化剂中所包含的上述钒氧化物的含量为0.3重量％-5.0重量％。

CN203916461U公开了蜂窝催化剂模块，其由隔着间壁而沿长边方向并列设置有多个未封闭两端部的贯穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窝催化剂单元集合多个而成，上述蜂窝催化剂单元的与上述长边方向垂直的截面的形状为一个边的长度为140-160mm的矩形，上述蜂窝催化剂模块的与上述长边方向垂直的截面的形状为长边的长度为1800-2000mm，短边的长度为900-1000mm的长方形。

CN203184020U公开了一种蜂窝催化剂单元，包括用于承载催化活性成分的催化剂单元本体，所述催化剂单元本体内设有催化剂孔，所述催化剂孔呈六边形且阵列布置在所述催化剂单元本体内。该方案还公开了一种蜂窝催化剂模块，包括至少两个如上所述的蜂窝催化剂单元和用于框住所述蜂窝催化剂单元的外框，所述外框与所述蜂窝催化剂单元之间、以及相邻两个蜂窝催化剂单元之间均设有用于固定位置的固定带。

但是上述方案均不能在有效地降低蜂窝催化剂的制备成本的同时还提高蜂窝催化剂的效率。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种叠层蜂窝催化剂。本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂同时实现了高效率和低成本。

为达此目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种叠层蜂窝催化剂，所述叠层蜂窝催化剂包括2块以上的蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列。

本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂通过将蜂窝催化层叠层组装并使得层与层之间的催化剂通孔(即蜂窝孔)交错，使得整体叠层蜂窝催化剂的投影形成一个个更小的催化剂通孔(因为是不同层之间的催化剂通孔叠加得到的，所以层叠出的孔会小于每个层上的催化剂通孔)。这样既不需要每个蜂窝催化层的催化剂通孔太小，保证成本较低，又能够保证催化效率，使得本实用新型提供的叠层催化剂性能可靠。

通过上述改进，本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂克服了现有技术中存在的蜂窝孔尺寸越小，去除效率越高但是价格也越高；蜂窝孔尺寸越大，价格越低但是去除效率也越低的两难问题。

本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂特别适用于使用铝作为蜂窝催化层，负载除臭氧催化剂，用于臭氧去除。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为对本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述叠层蜂窝催化剂中，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同。

采用这种结构的蜂窝催化层，可以使得制备得到的叠层蜂窝催化剂结构更加合理，催化面积更加容易计算，催化活性物质与通过孔道的气流接触更加充分，并且生产组装也更加容易，节约成本。

作为本实用新型优选的技术方案，所述叠层蜂窝催化剂中，蜂窝催化层上的所述催化剂通孔为三角形通孔、正方形通孔或正六边形通孔。

本实用新型采用正六边形的通孔，可以实现用3层蜂窝催化层将正六边形通孔叠加形成正三角形的投影图形，进而保证催化面积大但是制备成本并不会因为蜂窝催化层的催化剂通孔太小而提高。其他形状的通孔也可以取得良好的效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述正六边形通孔的边长为1-10mm。

本实用新型中，所述正六边形通孔的边长可以为1mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本实用新型优选的技术方案，每个所述蜂窝催化层上，至少部分催化剂通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层上的至少三个催化剂通孔的公共端点的投影位置重合。

上述限定中，所述至少三个催化剂通孔的公共端点是指该公共端点是至少三个催化剂通孔所共享的端点。对于正六边形的通孔，是三个相邻的正六边形共享的公共端点；对于正方形，是四个相邻正方形共享的公共端点；对于三角形，是六个相邻三角形共享的公共端点。

本实用新型中采用这样的限定，可以保证每个蜂窝催化层上的催化剂通孔均被平均地分割成多个投影图形，进而保证每个投影图形的面积基本相同。这样可以保证所述叠层蜂窝催化剂的气流通道截面积基本相同，有助于保证所述叠层蜂窝催化剂的催化效果。

作为本实用新型优选的技术方案，催化活性物质负载于催化剂通孔内壁上。

作为本实用新型优选的技术方案，所述蜂窝催化层的厚度为2-20mm，例如2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm或20mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本实用新型中，如果蜂窝催化层的厚度过大，会导致相同层数下催化剂用量增大，成本增加；或者相同模块厚度下，层数不够，不能有效叠层。如果蜂窝催化剂层的厚度过小，会导致单层催化剂强度不够，易变形弯折。

作为本实用新型优选的技术方案，所述蜂窝催化层的层数为2-20层，例如2层、3层、4层、5层、6层、7层、8层、9层、10层、11层、12层、13层、14层、15层、16层、17层、18层、19层或20层等。

作为本实用新型优选的技术方案，所述蜂窝催化层的层与层之间由外框固定。

本实用新型中，外框可以为铝合金、不锈钢等金属边框，也可以为其他材质，只要能够固定住蜂窝催化层并且不会影响叠层蜂窝催化剂的使用即可。

本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂的制备方法可以为采用浸渍烘干法在铝蜂窝或者陶瓷蜂窝上涂敷氧化亚铜催化剂，或使用喷涂烘干法涂敷在纸蜂窝上的氧化锰催化剂。

本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂的使用方法为：将用边框固定好的催化剂模块固定在含有臭氧的通风管道内，气流流过时臭氧被催化分解；或将用边框固定的催化剂固定在空气净化器出口处，用于净化室内空气中的臭氧污染。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂同时实现了高催化效率与低生产成本。本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂克服了现有技术中存在的蜂窝孔尺寸越小，去除效率越高但是价格也越高；蜂窝孔尺寸越大，价格越低但是去除效率也越低的两难问题。

附图说明

图1为实施例1提供的叠层蜂窝催化剂的六边形孔交错叠层示意图。

图2为实施例4提供的叠层蜂窝催化剂的四边形孔交错叠层示意图。

图3为实施例6提供的叠层蜂窝催化剂的三角形孔交错叠层示意图。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

以下为本实用新型典型但非限制性的实施例：

实施例1

本实施例提供一种叠层蜂窝催化剂，所述叠层蜂窝催化剂包括3块蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的正六边形催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列，如图1所示(图1中实线、长虚线和短虚线分别代表不同的层)。

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂中，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同，均为正六边形通孔。

所述正六边形通孔的边长为3mm，所述蜂窝催化层的厚度为5mm，所述叠层蜂窝催化剂的总厚度为15mm。

所述蜂窝催化层的材质为铝，其催化剂通孔的内壁上负载有臭氧催化剂。

所述蜂窝催化层的层与层之间由铝合金外框固定。

从图1可以看出，每个蜂窝催化层上设置的正六边形催化剂通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层上的三个催化剂通孔的公共端点的投影位置重合。从平面投影计算，叠层后的投影图上每个单元为边长3mm的正三角形，其面积为9√3/4mm²，仅为边长为1mm六边形(6√3/4mm²)的1.5倍，因此保证了催化剂与通过孔道的气流的充分接触，提高了臭氧去除效率。

实施例2

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂的结构参照实施例1，区别在于，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同，均为正六边形通孔。所述正六边形通孔的边长为2mm，所述蜂窝催化层的厚度为2mm，所述叠层蜂窝催化剂的总厚度为6mm。

实施例3

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂的结构参照实施例1，区别在于，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同，均为正六边形通孔。所述正六边形通孔的边长为10mm，所述蜂窝催化层的厚度为20mm，所述叠层蜂窝催化剂的总厚度为60mm。

实施例4

提供一种叠层蜂窝催化剂，所述叠层蜂窝催化剂包括2块蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的正方形催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列，如图2所示(图2中实线虚线分别代表不同的层)。

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂中，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同，均为正方形通孔。

所述正方形通孔的边长为4mm，所述蜂窝催化层的厚度为5mm，所述叠层蜂窝催化剂的总厚度为15mm。

所述蜂窝催化层的材质为陶瓷，其催化剂通孔的内壁上负载有臭氧催化剂。

所述蜂窝催化层的层与层之间由铝合金外框固定。

从图2可以看出，每个蜂窝催化层上设置的正方形催化剂通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层上的四个催化剂通孔的公共端点的投影位置重合。从平面投影计算，叠层后的投影图上每个单元为边长2mm的正方形，其面积为4mm²，相当于在不增加做更小的催化剂通孔的情况下增大了实际的催化面积，因此保证了催化剂与通过孔道的气流的充分接触，提高了臭氧去除效率。

实施例5

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂以实施例4提供的催化剂通孔交错排列方式的2块蜂窝催化层作为一个单元，层叠10个这样的单元，形成包括20层蜂窝催化层的叠层蜂窝催化剂。

实施例6

提供一种叠层蜂窝催化剂，所述叠层蜂窝催化剂包括3块蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的正三角形催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列，如图3所示(图3中实线、长虚线和短虚线分别代表不同的层)。

本实施例提供的叠层蜂窝催化剂中，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同，均为正三角形通孔。

所述三角形通孔的边长为6mm，所述蜂窝催化层的厚度为5mm，所述叠层蜂窝催化剂的总厚度为15mm。

所述蜂窝催化层的材质为纸，其催化剂通孔中负载有臭氧催化剂。

所述蜂窝催化层的层与层之间由铝合金外框固定。

从图3可以看出，每个蜂窝催化层上设置的正三角形催化剂通孔中，部分正三角形催化剂通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层上的六个催化剂通孔的公共端点的投影位置重合，部分正三角形通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层的催化剂通孔的中心投影位置重合。从平面投影计算，叠层后的投影图上每个单元为边长2mm的三角形，其面积为√3mm²，相当于在不增加做更小的催化剂通孔的情况下增大了实际的催化面积，因此保证了催化剂与通过孔道的气流的充分接触，提高了臭氧去除效率。

综合上述实施例可知，各实施例提供的叠层蜂窝催化剂同时实现了高催化效率与低生产成本。本实用新型提供的叠层蜂窝催化剂克服了现有技术中存在的蜂窝孔尺寸越小，去除效率越高但是价格也越高；蜂窝孔尺寸越大，价格越低但是去除效率也越低的两难问题。

申请人声明，以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述叠层蜂窝催化剂包括2块以上的蜂窝催化层，所述蜂窝催化层设有阵列布置的催化剂通孔，所述蜂窝催化层层叠组装且层与层之间的催化剂通孔交错排列。

2.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述叠层蜂窝催化剂中，每个蜂窝催化层上的所述催化剂通孔大小和形状均相同。

3.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述叠层蜂窝催化剂中，蜂窝催化层上的所述催化剂通孔为三角形通孔、正方形通孔或正六边形通孔。

4.根据权利要求3所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述催化剂通孔的边长为1-10mm。

5.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，每个所述蜂窝催化层上，至少部分催化剂通孔的中心同与其相邻的蜂窝催化层上的至少三个催化剂通孔的公共端点的投影位置重合。

6.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，催化活性物质负载于催化剂通孔内壁上。

7.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述蜂窝催化层的厚度为2-20mm。

8.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述蜂窝催化层的层数为2-20层。

9.根据权利要求1所述的叠层蜂窝催化剂，其特征在于，所述蜂窝催化层的层与层之间由外框固定。