JP2020189290A - 触媒モジュール及びその適用 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2014年7月29日に出願された米国仮特許出願第62/030,427号の米国特許法第119条(e)に基づく優先権を主張し、その全体が参照によりここに組み入れられる。
ここに記載される複数の実施形態は、以下の詳細な説明及び例、並びにそれらの上記及び下記の記載を参照することにより容易に理解することができる。しかしながら、ここに記載される要素及び装置は、詳細な説明に提示される特定の実施形態に限られない。これらの実施形態が、本発明の原理の単なる例示であることを認識するべきである。多数の修正例及び適合例が、本発明の要旨及び範囲から逸脱することなく、当業者にとって容易に明らかとなる。
図1を参照すると、触媒モジュールのパーセントオープンエリアは(moa/W)100として定義される。
ここで、図1に与えられるように、Wはモジュール幅であり、nはプリーツの数であり、sはプリーツ入口面の幅である。いくつかの実施形態において、W/2nsは表IIIから選択される値を有する。
一般に、触媒体の圧力降下(ΔPc)は、W/2nsに正比例する。しかしながら、プリーツ配列に起因する二次圧力損失(ΔPm)も、触媒モジュールの最終設計において考慮する必要がある。二次圧力損失は、主に、ダクト内の自由流からモジュールのオープンエリアまでの流れエリアの収縮と、モジュールからダクトの自由流へと戻る膨張とによって生じ得る。付加的な二次損失も、流体ストリームの、触媒体表面入口平面への及び触媒体出口からの必要な向き変更に関連付けることができる。二次圧力損失は、δ、n及びsを含む適切なプリーツ幾何形状を選択することによって管理することができる。モジュール深さDmもまた考慮する必要があり、所与の流体ストリーム処理用途のための実用限度内にする必要がある。
他側面において、触媒反応器が与えられる。さらに、ここに記載される触媒反応器は、プリーツ形式で配列された一層の構造触媒体を含む少なくとも一つのモジュールを含む。構造触媒体はプリーツ入口面及びプリーツ出口面を形成し、当該構造触媒体の内部隔壁により画定される流体流れチャネルが、当該プリーツ入口面からプリーツ出口面まで延びる。プリーツ入口面は、モジュールの内面に対して角度(δ)をなす。いくつかの実施形態において、触媒反応器は、プリーツ形式で配列された一層の構造触媒体を含む複数のモジュールを含む。プリーツ形式及び関連構造触媒体は、上記セクションIに記載した任意の特性、構造及び/又は設計を有し得る。いくつかの実施形態において、触媒反応器のモジュールは、異なるプリーツ形式の触媒層を用いる。構造触媒体のプリーツ形式は、例えば、当該触媒反応器におけるモジュールの場所又は位置に固有の流体ストリームの流れ条件に合わせてあつらえることができる。
ここで、xは0.001〜0.1であり、
dpは、現場で測定された触媒反応器にわたる静圧(in−H2O)の差であり、
Pは触媒電位である。ここで、P=−ln(1−deNOx)/マージンであり、deNOxは触媒反応器のNOx除去効率であり、マージンは、不活性化及び他のフルスケールシステムファクタに適用される従来型性能マージン(電位の増加)である。SCR反応器に対し、deNOxは一般に40〜98%の範囲にわたり、マージンには一般に0.25〜0.95の値が割り当てられる。
uinfは、触媒反応器のすぐ上流の平均自由流速度である。平均自由流速度は、触媒反応器の入口面にわたる様々な場所で測定を行うことによって取得することができる。一般に、平均自由流速度は、0.1m/sから30m/sまでの範囲にわたる。
触媒体のcpsiは85未満又は900超過ともなり得るので、表IVのcpsi値は非制限的な例として用いられる。
ここで、yは0.72未満であり、構造触媒体は200cpsiを超過する。
dpは、現場で測定された触媒反応器にわたる静圧(in−H2O)の差であり、
である。ここで、VdotはNm3/hr(立方メートル/時、0oCに修正)単位の煙道ガスの体積流量であり、Vは触媒反応器の立方メートル単位の触媒体積であり、APは、単位体積当たりの研磨表面積(m2/m3)であり、
uinfは、触媒反応器のすぐ上流の平均自由流速度である。
いくつかの実施形態において、yは表Vから選択された値を有する。
さらに、触媒反応器及び関連モジュール並びにプリーツ層の構造触媒体は、中負荷ディーゼル(MDD)源及び高負荷ディーゼル(HDD)源を含む移動源によって発生する排気ガスストリームの処理に用途を見出し得る。例えば、ここに記載の触媒反応器及びモジュールは、オンロード、オフロード、海洋、並びに機関車MDD源及びHDD源の排気ガスストリームの処理に用途を見出し得る。
Claims (31)
- 触媒モジュールであって、
プリーツ形式で配列された一層の構造触媒体を含み、
前記構造触媒体は、プリーツ入口面及びプリーツ出口面を形成し、
前記構造触媒体の内部隔壁が画定する流体流れチャネルが前記プリーツ入口面から前記プリーツ出口面まで延び、
前記プリーツ入口面は、前記モジュールの内面に対して5度から85度までの範囲にわたる角度(δ)をなす、触媒モジュール。 - 前記一層は、20から99までの範囲にわたるパーセントオープンエリアを有する、請求項1の触媒モジュール。
- 前記一層は、50から85までの範囲にわたるパーセントオープンエリアを有する、請求項1の触媒モジュール。
- 前記プリーツ形式はプリーツの数がnである、請求項1の触媒モジュール。
- 前記モジュールの幅がWであり、
前記プリーツ入口面の幅がsである、請求項4の触媒モジュール。 - 前記構造触媒体は、前記流体ストリームの入口面と出口面との間に延びる深さ(d)を有する、請求項5の触媒モジュール。
- 比d/sは0.001から0.5までの範囲にわたる、請求項7の触媒モジュール。
- 前記比d/sは0.003から0.3までの範囲にわたる、請求項7の触媒モジュール。
- δは55度から87度までの範囲にわたる、請求項1の触媒モジュール。
- 前記構造触媒体は、50セル/平方インチ(cpsi)から900cpsiまでのセル密度を有する、請求項1の触媒モジュール。
- 前記構造触媒体はハニカム触媒体である、請求項1の触媒モジュール。
- 前記構造触媒体は波形触媒体である、請求項1の触媒モジュール。
- 前記構造触媒体は、前記流体ストリームにおける窒素酸化物の選択的触媒還元を目的として動作可能である、請求項1の触媒モジュール。
- 触媒反応器であって、
少なくとも一つのモジュールを含み、
前記少なくとも一つのモジュールは、プリーツ形式で配列された一層の構造触媒体を含み、
前記構造触媒体は、プリーツ入口面及びプリーツ出口面を形成し、
前記構造触媒体の内部隔壁が画定する流体流れチャネルが前記プリーツ入口面から前記プリーツ出口面まで延び、
前記プリーツ入口面は、前記モジュールの内面に対して5度から85度までの範囲にわたる角度(δ)をなす、触媒反応器。 - 前記一層は、50から85までの範囲にわたるパーセントオープンエリアを有する、請求項15の触媒反応器。
- 前記deNOxは40〜98%であり、
前記マージンは0.25〜0.95である、請求項17の触媒反応器。 - xは0.001から0.009までの範囲にわたる、請求項17の触媒反応器。
- xは0.002から0.06までの範囲にわたる、請求項17の触媒反応器。
- 前記構造触媒体は少なくとも70セル/平方インチである、請求項20の触媒反応器。
- 前記構造触媒体は75〜325セル/平方インチである、請求項20の触媒反応器。
- yは0.6未満である、請求項23の触媒反応器。
- 前記構造触媒体は、前記流体ストリームの入口面と出口面との間に延びる深さ(d)を有する、請求項25の触媒反応器。
- 比d/sは0.005から0.05までの範囲にわたる、請求項26の触媒反応器。
- 前記流体ストリームにおける窒素酸化物の選択的触媒還元を目的として動作可能である、請求項15の触媒反応器。
- 前記流体ストリームは固定燃焼源により与えられる、請求項28の触媒反応器。
- 前記固定燃焼源は発電プラントである、請求項29の触媒反応器。
- 前記流体ストリームは250ポンド/時から10,000,000ポンド/時までの流量を有する、請求項29の触媒反応器。
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