TWI637783B - 經催化之陶瓷燭式過濾器及用於排氣或廢氣之清潔方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於陶瓷燭式過濾器及該過濾器在移除存在於製程排氣或發動機廢氣中之呈煙灰、灰、金屬及金屬化合物形式之微粒物質連同烴及氮氧化物之用途，該過濾器包含至少配置於該過濾器之分散側上及/或壁內之合併之SCR及氧化催化劑，該合併之SCR及氧化催化劑包含鈀、氧化釩及二氧化鈦。
Description
本發明係關於陶瓷燭式過濾器及一種用於排氣或廢氣之清潔之方法。更特定言之，本發明提供一種用於移除製程氣體中之粉塵及微粒物質及包含於製程氣體中之有害組分之經催化之陶瓷燭式過濾器。經催化之陶瓷燭式過濾器尤其適用於清潔來自涉及燃燒之工業製程(如生產礦物質、玻璃、水泥、廢物焚化)或來自燃煤鍋爐及發動機之製程或原料氣體。
呈過濾燭形式之陶瓷過濾器在許多行業中用於自製程氣體移除微粒物質。其為可獲得的最有效類型之粉塵收集器之一，且可達成大於99%之微粒收集效率。過濾器可由各種陶瓷材料製得，該等材料包含由鹼金屬及鹼土金屬矽酸鹽或鋁矽酸鹽製成之陶瓷纖維。
陶瓷燭式過濾器之高微粒移除效率部分由於燭式過濾器表面上形成之粉塵層且部分由於燭式過濾器組成及孔隙率。為了經過濾器提供足夠過濾活性及可接受的低壓降，習知陶瓷燭式過濾器具有70%與90%之間的孔隙率。出於足夠的穩定性及機械強度，彼等過濾器之壁厚度應在10-20mm範圍內。
含粒子製程排氣及發動機廢氣通常含有濃度必須視當地法規而降低之複數種污染物，例如NOX、揮發性有機化合物(VOC)、SO2、CO、NH3、二氧雜環己烯及呋喃。若干習知方法可用於此目的。可藉由與催化劑接觸而有效地減少如NOX、VOC、二氧雜環己烯及呋喃之氣態污染物。特定言之，基於氧化釩之催化劑為用於NOX還原之常用催化劑，其藉由在固定及自動應用中用NH3選擇性還原NOX。
此催化劑藉由與NH3之反應而在氧化移除烴(VOC)及NOx之選擇性催化還原(SCR)二者中均具活性。
相比於貴金屬催化劑(如Pd催化劑)，氧化釩催化劑在CO2形成中選擇性較低且在氧化反應期間產生一定量CO。藉由與氧化釩催化劑接觸無法以可行的反應速率將CO氧化成CO2。
吾人已發現當向燭式過濾器提供包含氧化釩及鈀二者之催化劑時導致烴及煙灰之有效氧化連同NOx之氨氣-SCR及氨氣及一氧化碳自過濾器之較低滑動。
根據此發現，本發明提供一種適合於移除存在於製程排氣或發動機廢氣中之呈煙灰、灰、金屬及金屬化合物形式之微粒物質連同烴及氮氧化物之陶瓷燭式過濾器，該過濾器包含至少配置於過濾器之分散側上及/或壁內之合併之SCR及氧化催化劑，合併之SCR及氧化催化劑包含鈀、氧化釩及二氧化鈦。
如本文所用之術語「分散側」及「滲透側」分別指面向未經過濾之廢氣的過濾器之流動側及面向經過濾排氣或廢氣之流動側。
本發明另外提供一種移除存在於製程排氣或發動機廢氣中之呈煙灰、灰、金屬及金屬化合物形式之微粒物質連同烴及氮氧化物之方法，其包含以下步驟：提供含有含氮還原劑之製程排氣或發動機廢氣或將含氮還原劑添加至排氣或廢氣；使排氣或廢氣穿過陶瓷燭式過濾器且捕獲微粒物質；及減少捕獲於至少一個微粒過濾器上之微粒物質中之煙灰之量及使含氮還原劑與配置於過濾器之分散液側上及/或壁內之合併之SCR及氧化催化劑接觸來藉由烴之氧化及氮氧化物之選擇性催化還原(SCR)減少排氣或廢氣中之氮氧化物及烴之量，其中合併之SCR及氧化催化劑包含鈀、氧化釩及二氧化鈦。
術語「一種氧化釩」或「氧化釩」係指：氧化釩(II)(一氧化釩)，VO；或氧化釩(III)(倍半氧化釩或三氧化釩)，V2O3；或氧化釩(IV)(二氧化釩)，VO2；或氧化釩(V)(五氧化二釩)，V2O5。
較佳地，用於本發明之氧化釩包含或由氧化釩(V)(五氧化二釩，V2O5)組成。
術語「二氧化鈦(titania)」係指二氧化鈦(titanium dioxide)
(TiO2)。
鈀之催化活性形式為呈金屬及/或氧化形式之鈀。
縮寫Pd/V/Ti應意謂由鈀、氧化釩及二氧化鈦組成之催化劑。
Pd/V/Ti催化劑具有i)雙重功能性(移除NOx及移除VOC(揮發性有機化合物))；ii)S-耐受性；及iii)與其他催化劑組成物(例如基於Pt之催化劑)相比較低之SO2氧化活性。
當使用Pd/V/Ti催化劑時，經催化之過濾燭為耐硫的，亦即不經受硫去活化。Pd/V/Ti催化劑另外減少由SO2之氧化形成之SO3之量。若H2S亦存在於進入過濾器之製程氣體中，則其亦將經Pd/V/Ti催化劑氧化為SO2。
催化活性材料可藉由用含有呈二氧化鈦微粒子形式之催化活性材料及該等活性材料之前驅物(亦即釩及鈀鹽)之漿料浸漬而塗覆於陶瓷過濾器上。浸漬後，隨後乾燥過濾器且將其加熱至分解所有前驅物及活化催化劑所需之溫度。
相比於單片形成之過濾器或壁流式過濾器，氣體中鈀金屬粒子與反應物之間的有效氣體接觸高得多，其導致獲得合理的氧化活性所需之鈀之量減少很多。
典型地，本發明中使用之催化劑，催化劑含有每過濾器重量20與1000ppm之間，較佳每重量小於200ppm之量的鈀。
在高溫陶瓷過濾器的情況下，若干類型之纖維可用於其生產。此等纖維可例如由二氧化矽-鋁酸鹽及鈣-矽酸鹽纖維或其混合物構成。
其他較佳陶瓷纖維包含選自鈣-鎂-矽酸鹽之群的生物可溶
性纖維。
Claims (8)
- 一種陶瓷燭式過濾器，其適合於移除存在於製程排氣或發動機廢氣中之呈煙灰、灰、金屬及金屬化合物形式之微粒物質連同烴及氮氧化物，該過濾器包含至少配置於該過濾器之分散側上及/或壁內的合併之SCR及氧化催化劑，該合併之SCR及氧化催化劑包含鈀、氧化釩及二氧化鈦。
- 如申請專利範圍第1項之陶瓷燭式過濾器，其中該催化劑含有每該過濾器之重量20與1000ppm之間，較佳20與200ppm之間的量之鈀。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之陶瓷燭式過濾器，其中該過濾器之該陶瓷材料係選自二氧化矽-鋁酸鹽、鈣-鎂-矽酸鹽、鈣-矽酸鹽纖維或其混合物之群。
- 如申請專利範圍第1項或第2項之陶瓷燭式過濾器，其中該過濾器之該陶瓷材料由選自鈣-鎂-矽酸鹽之群的生物可溶性纖維組成。
- 一種移除存在於製程排氣或發動機廢氣中之呈煙灰、灰、金屬及金屬化合物形式之微粒物質連同烴及氮氧化物之方法，其包含以下步驟：提供含有含氮還原劑之製程排氣或發動機廢氣或將該含氮還原劑添加至該排氣或廢氣中；使該排氣或該廢氣穿過陶瓷燭式過濾器且捕獲該微粒物質；及減少捕獲於該至少一個微粒過濾器上之該微粒物質中之煙灰之量且使該含氮還原劑與配置於該過濾器之分散側上及/或壁內之合併之SCR及氧化催化劑接觸來藉由烴之氧化及氮氧化物之選擇性催化還原(SCR)減少該排氣或廢氣中之該等氮氧化物及該等烴之量，其中該合併之SCR 及氧化催化劑包含鈀、氧化釩及二氧化鈦。
- 如申請專利範圍第5項之方法，其中合併之氧化及SCR催化劑含有每該過濾器之重量20與1000ppm之間，較佳20與200ppm之間的量之鈀。
- 如申請專利範圍第5項或第6項之方法，其中該過濾器之該陶瓷材料係選自二氧化矽-鋁酸鹽、鈣-鎂-矽酸鹽、鈣-矽酸鹽纖維或其混合物。
- 如申請專利範圍第5項至第6項中任一項之方法，其中該過濾器之該陶瓷材料包含選自鈣-鎂-矽酸鹽之群的生物可溶性纖維。
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| TW104109120A TWI637783B (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 經催化之陶瓷燭式過濾器及用於排氣或廢氣之清潔方法 |
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| TW104109120A TWI637783B (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 經催化之陶瓷燭式過濾器及用於排氣或廢氣之清潔方法 |
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|---|---|
| TW201634111A TW201634111A (zh) | 2016-10-01 |
| TWI637783B true TWI637783B (zh) | 2018-10-11 |
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ID=57847145
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| TW104109120A TWI637783B (zh) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 經催化之陶瓷燭式過濾器及用於排氣或廢氣之清潔方法 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO1998003249A1 (en) * | 1996-07-22 | 1998-01-29 | Fls Miljø A/S | Flue gas cleaning device with catalytic ceramic filter |
| WO2014063738A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Haldor Topsøe A/S | Method for the selective oxidation of carbon monoxide and volatile organic compounds in off-gas further comprising sulphur dioxide |
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2015
- 2015-03-20 TW TW104109120A patent/TWI637783B/zh active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO1998003249A1 (en) * | 1996-07-22 | 1998-01-29 | Fls Miljø A/S | Flue gas cleaning device with catalytic ceramic filter |
| WO2014063738A1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-05-01 | Haldor Topsøe A/S | Method for the selective oxidation of carbon monoxide and volatile organic compounds in off-gas further comprising sulphur dioxide |
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|---|---|
| TW201634111A (zh) | 2016-10-01 |
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