TWM603389U - 具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管 - Google Patents

Abstract

一種具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管，包含一呈一端封閉的管狀的載體，及一附著於該載體的觸媒部。該載體包括複數相互交織的陶瓷纖維，該觸媒部包括複數原料微粒，以總重量為100wt%計，該等原料微粒具有40wt%至60wt%的醋酸錳、20wt%至30wt%的硝酸鐵，及20wt%至30wt%的草酸，使該廢氣通過該載體時，形成一去除粉塵、二氧化硫及氮氧化物的排放氣體。配合該觸媒部及以陶瓷纖維製成的該載體，使得該具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管在250℃以下且含有水氣的環境中，能以良好的效率去除粉塵、二氧化硫及氮氧化物。

Description

具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管

本新型是有關於一種煙塵的處理裝置，特別是指一種具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管。

工廠中的鍋爐在經過燃燒作業後，將產生溫度高達200℃至1400℃的廢氣，為能妥善應用廢氣中的熱能，常對於廢氣進行熱回收，並將所回收的熱能用以發電。進行熱回收後的廢氣溫度通常將降至200℃以下，需要再去除其中的粉塵、二氧化硫，及氮氧化物後才能進行排放，以避免造成環境與空氣汙染。一般而言，目前大多採用石灰石及鹼劑去除廢氣中的二氧化硫(即石灰法)，其缺點為容易產生淤渣，增加了後續處理的成本。在去除氮氧化物的方面，目前已有研究指出錳(Mn)在250℃以下的低溫環境中具有較佳的脫硝活性，為較佳的觸媒。

由於低溫環境中可能含有水氣，錳將容易被水氣佔據其反應位置，並且容易受到二氧化硫的毒化而降低脫硝效率，須將經過熱回收的廢氣再加熱到300℃以上，以避免水氣對於觸媒的影 響。此外，觸媒的脫硝效率將隨著使用時間的增加而下降，須重新製作結合有觸媒的蜂巢式載體，或是將結合有觸媒的蜂巢式載體以高於300℃的溫度進行鍛燒，使觸媒恢復其效率。然而，現有的方式將提高維護成本及額外的能源消耗，更有可能使脫硫、脫硝設備容易因高溫而損壞，實有必要加以改善。

因此，本新型之目的，即在提供一種在250℃以下且含有水氣的低溫環境中，同時具有脫硫及脫硝功能的具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管。

於是，本新型具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管，適用於去除一廢氣中的粉塵、二氧化硫及氮氧化物，並包含一呈一端封閉的管狀的載體，及一附著於該載體的觸媒部。該載體包括多個相互交織的陶瓷纖維，該觸媒部包括多個原料微粒，以總重量為100wt%計，該等原料微粒具有40wt%至60wt%的醋酸錳、20wt%至30wt%的硝酸鐵，及20wt%至30wt%的草酸，使該廢氣通過該載體時，形成一去除粉塵、二氧化硫及氮氧化物的排放氣體。

本新型之功效在於：該觸媒部在250℃以下並含有水氣的環境中，即能以良好的效率去除二氧化硫及氮氧化物，在該觸媒部的脫硫、脫硝效率隨使用時間的增加而下降時，能以一種活化方 法及一種再生方法簡便地恢復該觸媒部的脫硫及脫硝效率。除了能更有效率地處理該廢氣，並能降低能源的耗費，且避免該載體受到高溫而損壞，進一步節省設備成本。

1:載體

2:觸媒

2A:觸媒部

21:原料微粒

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一剖視示意圖，說明本新型具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管的一實施例；圖2是一折線圖，說明該實施例在含有水氣的環境中的脫硝效率；及圖3是一比較圖，說明該實施例在多次進行活化後的脫硫效率。

參閱圖1，本新型具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管之一實施例，適用於攝氏250℃以下且含有水氣的低溫環境中，並配合選擇性觸媒還原技術(Selective Catalytic Reduction，SCR)脫硫及脫硝，而去除一廢氣中的粉塵、二氧化硫(SO₂)及氮氧化物(NO_x)。須先行說明的是，本實施例的較佳使用方式，是先用 以進行脫硫再進行脫硝，以避免本實施例因受到二氧化硫的毒害，而降低脫硝效率。

該具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管包含一呈一端封閉的管狀的載體1，及一附著於該載體1的觸媒2。該載體1包括多個相互交織的陶瓷纖維(圖未示)，可增加該載體1的比表面積，並使該觸媒2均勻分散在該載體1上，可提高該觸媒2接觸該廢氣的機會，而提高該觸媒2的活性。該觸媒2包括一原料，以總重量為100wt%計，該原料具有40wt%至60wt%的醋酸錳、20wt%至30wt%的硝酸鐵，及20wt%至30wt%的草酸。

在本實施例中，以總重量為100wt%計，該原料包括50wt%的醋酸錳、25wt%的硝酸鐵，及25wt%的草酸，然而在本實施例的其他實施態樣中，該原料的成分比例並不以此為限。其中，錳為低溫環境中進行脫硫及脫硝反應的主要活性成分，能有效捕捉(結合)該廢氣中的二氧化硫及氮氧化物。另外，草酸能有效溶解醋酸錳，並能溶解多餘的金屬沉積物，使錳能均勻地分布在該觸媒2中，有助於提升該觸媒2的脫硫及脫硝效率。

須特別說明的是，在本實施例中，是將該觸媒2與該載體1以濕式含浸法進行處理並經過鍛燒，而使該觸媒2附著在該載體1上而形成一附著於該載體1的觸媒部2A，並使該原料形成多個原料微粒21，且該載體1的適用溫度為150℃至300℃，相較於必須加 熱至300℃以上的先前技術，確實能有效地降低本實施例的適用溫度。

在實際運作時，含有粉塵、二氧化硫及氮氧化物的該廢氣在通過該載體1的過程中，其中的粉塵將被該載體1的多孔性材質濾除，並藉由該觸媒2對於二氧化硫良好的捕捉能力，使二氧化硫能吸附在該載體1上，避免後續元件受到二氧化硫的毒害，而降低該觸媒2的脫硝效率，並能延長該觸媒2的使用時間。而該廢氣中的氮氧化物則被該觸媒2催化，並還原成無毒的氮氣和水，使該廢氣形成一去除粉塵、二氧化硫及氮氧化物，且符合環保排放標準的排放氣體，即粒狀汙染物低於30mg/Nm³、硫氧化物濃度低於50ppm(parts per million，百萬分濃度)，及氮氧化物低於100ppm。

將本實施例應用在水氣含量為0%至15%，且溫度為攝氏150℃至300℃的低溫環境，並測試本實施例的脫硫及脫硝效率。其脫硫效率在水氣含量為0%至15%，且溫度為攝氏150℃至300℃的低溫環境中時，皆能達到95%至100%的優良效率，其脫硝效率則如下方表一所示。

為了更好地理解本新型，以下由實驗例來進一步說明，但本新型並不侷限於下述實驗例：

[實驗例]

在本實驗例中，該觸媒2的原料具有50wt%的醋酸錳、25wt%的硝酸鐵，及25wt%的草酸。本實驗例是將該觸媒2與該載體1以濕式含浸法處理並經過鍛燒，而使該觸媒2附著在該載體1上，並在水氣含量為5%至15%，且溫度為攝氏150℃至300℃的環境下測試本實施例的脫硝效率。

配合參閱圖1與圖2，可得知結合錳鐵觸媒的陶纖濾管在[O₂]=10%，以及空間流速(0℃)=2,250h^-1的試驗條件下，在操作溫度為150℃時，結合錳鐵觸媒的該載體1之脫硝效率於含有15%水氣的環境中可達80%以上，於含有10%水氣的環境中可達90%以上，而在含有5%水氣的環境中更可達95%以上。而結合錳鐵觸媒的該載體1在操作溫度為200℃至300℃時，其脫硝效率更是皆能達到98%至99%。

隨著本實施例的使用時間增加，該廢氣中的粉塵及二氧化硫將逐漸在該載體1及該觸媒2的表面沉積，並降低該觸媒2與該廢氣的接觸面積，而使該觸媒2的脫硫、脫硝效率下降，便可藉由一種活化方法活化該觸媒2，以恢復該觸媒2的脫硫、脫硝效率，並延長該觸媒2的使用時間。

該活化方法是先將與本實施例等重的純水緩慢地澆淋在該載體1上，使該載體1及該觸媒2皆能充分地接觸純水，以清除沉積在該載體1表面的粉塵，並脫除該觸媒2所捕捉的二氧化硫及表面銨鹽，再將本實施例烘乾，即可恢復本實施例與該廢氣的接觸面積，並恢復本實施例的脫硫及脫硝效率。須特別說明的是，較佳是採用RO等級以上的純水進行活化，以避免水中含有過多的雜質，進而影響該觸媒2的活性。

配合參閱圖1與圖3，可得知在[O₂]=10%、空間流速(0℃)=2,250h^-1、操作溫度為160℃，及二氧化硫濃度為200ppm的試驗條件下，結合錳鐵觸媒的該載體1可有效捕捉200ppm的二氧化硫，並能使試驗環境中的二氧化硫濃度，在試驗開始後的一小時內皆維持在50ppm以下，即符合法規排放標準。當試驗環境中的二氧化硫濃度隨使用時間的增加而上升，最後達200ppm時，即表示該觸媒2已因粉塵及二氧化硫的沉積而暫時失去活性，此時便能以該活化方法恢復該觸媒2捕捉二氧化硫的能力。

由試驗結果可得知，相較於現有的石灰法而言，本實施例的該觸媒2除了對於二氧化硫有較佳的捕捉能力，更可藉由該活化方法簡易地恢復該觸媒2的捕捉能力，且經水洗活化後，該觸媒2捕捉二氧化硫的能力與全新的該觸媒2並無實質上的差異，使得本實施例的載體1及該觸媒2皆能重複使用多次，可有效降低重新製 作本實施例的頻率，而能大幅降低設備的維護或更新成本，以及現有石灰法所產生的淤渣處理成本。值得一提的是，該活化方法可直接在脫硫、脫硝的設備現場操作，具有方便操作的優點。

當該觸媒2隨著使用時間及次數的增加而老化，難以再利用活化方法恢復其脫硫及脫硝效率時，則可藉由一種再生方法使該載體1上能重新披覆新的該觸媒2，並延長該載體1的使用時間。

該再生方法是先準備一原料及純水，並將該原料與純水以1：0.75至1：1.5的重量比混合並攪拌成一觸媒液，再將該觸媒液噴塗在該載體1上，使該觸媒液均勻地附著在該載體1上。以總重量為100wt%計，該原料含有40wt%至60wt%的醋酸錳、20wt%至30wt%的硝酸鐵，及20wt%至30wt%的草酸。

值得一提的是，該再生方法可直接在脫硫、脫硝的設備現場操作，具有方便操作的優點，且毋須將該載體1以高於300℃的高溫進行鍛燒，只要利用設備內尾氣的溫度(約200℃)，即能使該觸媒液中具有脫硫及脫硝功能的錳重新披覆在該載體1上，並恢復該觸媒2的脫硫及脫硝效率，可避免該載體1在鍛燒的過程中受到高於300℃的高溫影響而損壞。

綜上所述，本新型具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管，藉由能在250℃以下並含有水氣的環境中，以良好的效率去除二氧化硫及氮氧化物的該觸媒2，並配合該載體1的多孔性材質使用，不 需要再次加熱經過熱回收的該廢氣，即能以良好的效率在含有水氣的低溫環境中去除該廢氣中的粉塵、二氧化硫及氮氧化物。在該觸媒2的脫硫及脫硝效率隨使用時間的增加而下降時，能以該活化方法及該再生方法簡便地恢復該觸媒2的脫硫及脫硝效率。除了能更有效率地處理該廢氣，並能降低能源的耗費，且避免該載體1受到高溫而損壞，進一步節省設備成本，故確實能達成本新型之目的。

惟以上所述者，僅為本新型之實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，凡是依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。

1:載體

2:觸媒

2A:觸媒部

21:原料微粒

Claims (1)

1. 一種具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管，適用於去除一廢氣中的粉塵、二氧化硫及氮氧化物，並包含：一載體，呈一端封閉的管狀，並包括複數相互交織的陶瓷纖維；及一觸媒部，附著於該載體，該觸媒部包括複數原料微粒，以總重量為100wt%計，該等原料微粒具有40wt%至60wt%的醋酸錳、20wt%至30wt%的硝酸鐵，及20wt%至30wt%的草酸，使該廢氣通過該載體時，形成一去除粉塵、二氧化硫及氮氧化物的排放氣體。

Images