蜂窩催化劑模塊的製作方法
2023-09-20 18:51:45
蜂窩催化劑模塊的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種蜂窩催化劑模塊，其傳輸性、設置性、更換性等易處理性優異，且不易產生蜂窩催化劑單元的脫落。本實用新型的蜂窩催化劑模塊，其由隔著間壁而沿長邊方向並列設置有多個未封閉兩端部的貫穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窩催化劑單元集合多個而成，其特徵在於，上述蜂窩催化劑單元的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為140～160mm的矩形，上述蜂窩催化劑模塊的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為長邊的長度為1800～2000mm，短邊的長度為900～1000mm的長方形。
【專利說明】蜂窩催化劑模塊
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種蜂窩催化劑模塊。
【背景技術】
[0002]作為去除廢氣中的氮氧化物(NOx)的方法，已知有將氨等還原劑在廢氣中進行混合之後導入裝有蜂窩催化劑的脫硝裝置中，且選擇性地還原廢氣中的NOx的方法。作為該蜂窩催化劑，例如使用在交替配置平板和波形板而成的平板、波形板多層結構的載體上擔載催化劑金屬的蜂窩催化劑、或將催化劑材料製成坯土，從而通過擠出成型法成型為蜂窩狀並燒成的蜂窩催化劑。
[0003]在這種脫硝裝置中，例如在燃煤電廠和水泥廠等中使用的脫硝裝置中，為了處理大量的廢氣而需要加大反應容積。為了加大脫硝裝置的反應容積，有加大蜂窩催化劑的容積的方法。通常，蜂窩催化劑由多個蜂窩催化劑單元構成，因此為了加大蜂窩催化劑的容積，可考慮增加蜂窩催化劑單元的數量的方法。但是，增加蜂窩催化劑單元的數量的方法中，存在製造脫硝裝置時工作效率變差的問題。因此，從提高工作效率的觀點出發，提出有集合多個蜂窩催化劑單元作為蜂窩催化劑模塊，並將蜂窩催化劑模塊作為一個單位進行脫硝裝置的製造的方法。
[0004]作為這種蜂窩催化劑模塊，專利文獻I中公開有將一個邊為150mm左右的角柱的脫硝蜂窩單元平行地填充數10條而將其模塊化的蜂窩催化劑模塊。
[0005]並且，專利文獻2中公開有在框架中對準填充有多條(例如100?220條)蜂窩催化劑單元而成的蜂窩催化劑模塊。
[0006]專利文獻1:日本特開平8-257365號公報
[0007]專利文獻2:日本特開2002-292244號公報實用新型內容
[0008]在製造這種蜂窩催化劑模塊時，蜂窩催化劑單元由外殼或容納框架等固定工具固定。這種固定工具由於需要不至破損程度的強度，因此即使在蜂窩催化劑模塊較小的情況下，也需要一定程度的尺寸。因此，若蜂窩催化劑模塊的大小變小，則固定工具所佔的比例增大，蜂窩催化劑單元所佔的比例變小。固定工具所佔的比例越小，越能降低固定工具的成本，因此如專利文獻I和2，積極進行增加蜂窩催化劑單元的數量，加大蜂窩催化劑模塊。
[0009]但是，若增加蜂窩催化劑單元的數量，並加大蜂窩催化劑模塊，則通過外殼等固定工具難以充分固定蜂窩催化劑單元。尤其，不易對靠近蜂窩催化劑模塊的中央部分的蜂窩催化劑單元均等地施加來自外周的用於固定的壓力。因此，通過將蜂窩催化劑模塊組裝於脫硝裝置中而使用時，蜂窩催化劑模塊受到來自廢氣的壓力，從而存在靠近蜂窩催化劑模塊的中央部分的蜂窩催化劑單元容易脫落的問題。
[0010]另外，較大的蜂窩催化劑模塊因其大小而存在難以進行傳輸、對脫硝裝置的設置及蜂窩催化劑模塊的更換的問題。
[0011]本實用新型是鑑於上述課題而完成的，其目的在於，提供一種傳輸性、設置性、更換性等易處理性優異，不易產生蜂窩催化劑單元的脫落的蜂窩催化劑模塊。
[0012]為了解決上述課題，本發明人等反覆進行深入研究的結果，發現通過調整蜂窩催化劑單元和蜂窩催化劑模塊的大小，能夠製造容易充分處理，且不易產生蜂窩催化劑單元的脫落的蜂窩催化劑模塊，由此完成了本實用新型。
[0013]S卩，本實用新型的蜂窩催化劑模塊由隔著間壁而沿長邊方向並列設置有多個未密封兩端部的貫穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窩催化劑單元集合多個而成，其中，上述蜂窩催化劑單元的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為140?160mm的矩形，上述蜂窩催化劑模塊的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為長邊的長度為1800?2000mm，短邊的長度為900?100mm的長方形。
[0014]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，由於蜂窩催化劑單元具有規定的截面形狀，因此能夠提高蜂窩催化劑模塊中蜂窩催化劑單元的佔有比例。
[0015]另外，本使用新型的蜂窩催化劑模塊中，使用這種蜂窩催化劑單元，將蜂窩催化劑模塊的大小設在規定的範圍內，因此進行傳輸、設置、更換等時，容易充分處理。並且，通過外殼等固定工具能夠充分固定蜂窩催化劑單元，因此不易產生蜂窩催化劑單元的脫落。
[0016]上述長邊的長度小於1800mm、或上述短邊的長度小於900mm的蜂窩催化劑模塊中，與長邊的長度為1800?2000mm，短邊的長度為900?100mm的蜂窩催化劑模塊相比，固定工具所佔的比例增大。因此，使用上述長邊的長度小於1800mm，且上述短邊的長度小於900mm的蜂窩催化劑模塊的脫硝裝置中，去除每單位容積的廢氣中的NOx的反應效率降低，壓力損失也增大。另外，由於蜂窩催化劑模塊的每單位容積的固定工具的數量增多，因此批量生產蜂窩催化劑模塊時固定工具的成本增加。
[0017]另一方面，上述長邊的長度超過2000mm時、或上述短邊的長度超過100mm時，蜂窩催化劑模塊變得過大。因此，靠近蜂窩催化劑模塊的中央部的蜂窩催化劑單元容易從蜂窩催化劑模塊脫落。
[0018]並且，這種蜂窩催化劑模塊在傳輸、設置、更換等時難以處理。
[0019]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，優選上述貫穿孔的間距為0.8?19mm。
[0020]蜂窩催化劑單元的截面形狀及間壁的厚度恆定時，若貫穿孔的間距小於0.8_，則由於貫穿孔的尺寸較小，因此在燃煤電廠和水泥廠等的含有大量的灰分的廢氣中使用時，導致堵塞貫穿孔，且NOx的淨化性能下降。另一方面，若貫穿孔的間距超過19mm，則由於貫穿孔的尺寸較大，且蜂窩催化劑單元與廢氣不易接觸，因此NOx的淨化性能下降。
[0021]另外，貫穿孔的間距是指在蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面，貫穿孔與相鄰的貫穿孔的中心點之間的距離。
[0022]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，優選上述間壁的厚度為0.05?2.5mm。
[0023]若間壁的厚度小於0.05mm，則蜂窩催化劑單元的強度不充分。另一方面，若間壁的厚度超過2.5_，則廢氣難以浸入至間壁的內部，因此NOx的淨化性能下降。
[0024]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，優選上述外周壁的厚度為0.05?3.0mm。
[0025]若外周壁的厚度小於0.05_，則安裝蜂窩催化劑單元等時，因來自外部的力而容易破損。另一方面，若外周壁的厚度超過3.0mm,則蜂窩成型時外周壁易變形。
[0026]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，優選上述蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑為0.0l ?0.5 μ m。
[0027]若蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑小於0.01 μ m，則由於廢氣不易浸入至間壁的內部，因此NOx的淨化性能下降。另一方面，若蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑超過0.5 μ m，則氣孔中會堆積灰分，且NOx的淨化性能下降。
[0028]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，優選上述蜂窩催化劑單元由鈦氧化物、釩氧化物及鎢氧化物構成。
[0029]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，在上述蜂窩催化劑模塊的與上述長邊方向垂直的截面上，優選向上述長邊方向排列有10?14個上述蜂窩催化劑單元，向上述短邊方向排列有5?7個上述蜂窩催化劑單元。
[0030]向上述長邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於10個，或向上述短邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於5個的蜂窩催化劑模塊中，與向上述長邊方向排列有10?14個上述蜂窩催化劑單元，向上述短邊方向排列有5?7個上述蜂窩催化劑單元的蜂窩催化劑模塊相比，固定工具所佔的比例增大。因此，使用向上述長邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於10個，或向上述短邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於5個的蜂窩催化劑模塊的脫硝裝置中，去除每單位容積的廢氣中的NOx的反應效率降低，壓力損失變大。另夕卜，蜂窩催化劑模塊的每單位容積的固定工具的數量變多，因此在批量生產蜂窩催化劑模塊時，固定工具的成本增加。
[0031]另一方面，向上述長邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量超過14個時，或向上述短邊方向排列的蜂窩催化劑單元的數量超過7個時，蜂窩催化劑模塊變得過大。因此，靠近蜂窩催化劑模塊的中央部的蜂窩催化劑單元容易從蜂窩催化劑模塊脫落。
[0032]另外，這種蜂窩催化劑模塊在傳輸、設置、更換等時難以處理。
[0033]優選本實用新型的蜂窩催化劑模塊用於燃煤電廠或水泥廠的廢氣處理。
[0034]若使用本實用新型的蜂窩催化劑模塊，則能夠有效地淨化從燃煤電廠或水泥廠排出的含有大量的灰分的廢氣中的NOx。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1中，圖1 (a)為示意地表示本實用新型的蜂窩催化劑模塊的一例的立體圖，圖1 (b)為圖1 (a)中示出的蜂窩催化劑模塊的A-A線剖視圖。
[0036]圖2中，圖2(a)為示意地表示構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的一例的立體圖，圖2 (b)為圖2 Ca)中示出的蜂窩催化劑單元的B-B線剖視圖。
[0037]圖3為放大了圖2 (a)和圖2 (b)中示出的蜂窩催化劑單元的端部的立體圖。
[0038]圖4中，圖4 (a)?(C)為以工序順序示意地表示組裝本實用新型的蜂窩催化劑模塊的工序的一例的圖。
[0039]圖中:10_蜂窩催化劑單元，11-貫穿孔，12-間壁，13-外周壁，14、15-端部，30-固定部件，31-板狀部件，40-集合體，100-蜂窩催化劑模塊。
【具體實施方式】
[0040]以下，具體地說明本實用新型。然而，本實用新型並不限於以下記載，在不改變本實用新型的宗旨的範圍內可適當改變而適用。
[0041]本實用新型的蜂窩催化劑模塊，由隔著間壁而沿長邊方向並列設置有多個未密封兩端部的貫穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窩催化劑單元集合多個而成，其中，上述蜂窩催化劑單元的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為140?160mm的矩形，上述蜂窩催化劑模塊的與上述長邊方向垂直的截面的形狀為長邊的長度為1800?2000mm，短邊的長度為900?100mm的長方形。
[0042]圖1為示意地表示本實用新型的蜂窩催化劑模塊的一例的立體圖，圖1 (b)為圖1 (a)中示出的蜂窩催化劑模塊的A-A線剖視圖。
[0043]圖1 (a)中示出的蜂窩催化劑模塊100中，集合多個蜂窩催化劑單元10而形成集合體40，集合體40以容納於形成蜂窩催化劑模塊100的外周的固定工具30的內部的方式被固定。
[0044]固定工具30由多個板狀部件31構成，多個板狀部件31形成蜂窩催化劑模塊的100的外周。
[0045]另外，蜂窩催化劑單元10的形狀為四稜柱狀。具體而言，蜂窩催化劑單元10的與長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為140?160mm的矩形。
[0046]另外，本說明書中，「矩形」是包括正方形在內的概念，可以完全為矩形，也可以大致為矩形。例如，也可以是角部呈圓形倒角的矩形。
[0047]蜂窩催化劑模塊100中，蜂窩催化劑單元10具有規定的截面形狀，因此能夠提高蜂窩催化劑模塊100中蜂窩催化劑單元10的佔有比例。
[0048]另外，如圖1 (b)所示，蜂窩催化劑模塊100的與長邊方向垂直的截面的形狀為由長邊L和短邊S構成的長方形，長邊L的長度為1800?2000_，短邊S的長度為900?100mm0
[0049]蜂窩催化劑模塊100中，利用這種蜂窩催化劑單元10，將蜂窩催化劑模塊100的大小設在上述範圍內，因此在傳輸、設置、更換等時容易充分處理。並且，通過外殼等固定工具30能夠充分地固定蜂窩催化劑單元10，因此不易產生蜂窩催化劑單元10的脫落。
[0050]在長邊L的長度小於1800mm，或短邊S的長度小於900mm的蜂窩催化劑模塊中，與長邊L的長度為1800?2000mm，短邊S的長度為900?100mm的蜂窩催化劑模塊相比，固定工具所佔的比例增大。因此，使用長邊L的長度小於1800mm，或短邊S的長度小於900mm的蜂窩催化劑模塊的脫硝裝置中，去除每單位容積的廢氣中的NOx的反應效率降低，壓力損失也增大。另外，由於蜂窩催化劑模塊的每單位容積的固定工具的數量增多，因此批量生產蜂窩催化劑模塊時，固定工具的成本增加。
[0051]另一方面，長邊L的長度超過2000mm時，或短邊S的長度超過100mm時，蜂窩催化劑模塊變得過大。因此，接近蜂窩催化劑模塊的中央部的蜂窩催化劑單元容易從蜂窩催化劑模塊脫落。
[0052]並且，這種蜂窩催化劑模塊在傳輸、設置、更換等時難以處理。
[0053]本實用新型的蜂窩催化劑模塊中，在蜂窩催化劑模塊的與長邊方向垂直的截面上，優選向上述長邊L的方向排列有10?14個蜂窩催化劑單元，向上述短邊S的方向排列有5?7個蜂窩催化劑單元。
[0054]向長邊L的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於10個，或向短邊S的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於5個的蜂窩催化劑模塊中，與向長邊L的方向排列有10?14個蜂窩催化劑單元，向短邊S的方向排列有5?7個蜂窩催化劑單元的蜂窩催化劑模塊相t匕，固定工具所佔的比例增大。因此，使用向長邊L的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於10個，或向短邊S的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量小於5個的蜂窩催化劑模塊的脫硝裝置中，去除每單位容積的廢氣中的NOx的反應效率降低，壓力損失變大。另外，蜂窩催化劑模塊的每單位容積的固定工具的數量變多，因此在批量生產蜂窩催化劑模塊時，固定工具的成本增加。
[0055]另一方面，向長邊L的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量超過14個時，或向短邊S的方向排列的蜂窩催化劑單元的數量超過7個時，蜂窩催化劑模塊變得過大。因此，靠近蜂窩催化劑模塊的中央部的蜂窩催化劑單元容易從蜂窩催化劑模塊脫落。
[0056]並且，這種蜂窩催化劑模塊在傳輸、設置、更換等時難以處理。
[0057]本實用新型的蜂窩催化劑模塊也可經由由無機纖維構成的纖維毯集合多個蜂窩催化劑單元而成。
[0058]本實用新型的蜂窩催化劑模塊用於脫硝裝置中。另外，利用脫硝催化劑處理廢氣時，蜂窩催化劑單元暴露在高溫廢氣中。因此，蜂窩催化劑單元反覆進行熱膨脹和熱收縮。
[0059]由無機纖維構成的纖維毯具有彈性。因此，當存在來自外部的壓力時，纖維毯能夠進行收縮，當來自外部的壓力消失時，纖維毯能夠恢復原來的大小。
[0060]因此，蜂窩催化劑單元進行熱膨脹時，纖維毯收縮，由此能夠吸收其已熱膨脹的容積。另外，蜂窩催化劑單元進行熱收縮時，纖維毯恢復原來的大小，並且能夠佔據其已熱收縮的部分。因此，能夠防止在各蜂窩催化劑單元彼此之間產生間隙。由此能夠防止廢氣洩漏。
[0061]另外，在相鄰的蜂窩催化劑單元之間具有纖維毯，由此能夠防止相鄰的蜂窩催化劑單元彼此因熱膨脹等而反覆接觸和背離。因此，能夠防止蜂窩催化劑單元破損。
[0062]接著，對構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊100的蜂窩催化劑單元10進行詳細說明。
[0063]圖2 (a)為示意地表示構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的一例的立體圖，圖2 (b)為圖2 Ca)中示出的蜂窩催化劑單元的B-B線剖視圖。
[0064]圖2 (a)和圖2 (b)中示出的蜂窩催化劑單元10為如下單一單元，即隔著間壁12而沿長邊方向(圖2 Ca)中為箭頭a的方向)並列設置有多個未密封兩端部的貫穿孔11，且在外周形成有外周壁13。
[0065]因此，從一側端部(廢氣流入側端部)14流入蜂窩催化劑單元10的任一貫穿孔11中的廢氣G (圖2 (b)中用G表示廢氣，用箭頭表示廢氣的流動)在通過該貫穿孔11時，與催化物種接觸，由此廢氣G中所含的NOx被淨化。另外，所淨化的廢氣G從貫穿孔11的另一側端部(廢氣流出側端部)15排出。
[0066]如此,通過使用蜂窩催化劑單元10,能夠適當地淨化廢氣中的NOx。
[0067]如上述，構成本實用新型的人蜂窩催化劑模塊100的蜂窩催化劑單元10的與長邊方向垂直的截面的形狀優選為一個邊的長度為140?160mm的矩形，並且優選一個邊的長度為140?160_的正方形。
[0068]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元中，作為貫穿孔的形狀優選為四稜柱狀，但也可以是三稜柱狀、六稜柱狀等。即，作為蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面上的貫穿孔的形狀，可以為矩形、三角形、六邊形等，優選為正方形。
[0069]圖3是放大了圖2 (a)及圖2 (b)中示出的蜂窩催化劑單元的端部的立體圖。
[0070]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的間壁的厚度優選為0.05 ?2.5mm。
[0071]若間壁的厚度小於0.05mm，則蜂窩催化劑單元的強度不充分。另一方面，若間壁的厚度超過2.5_，則由於廢氣難以浸入至間壁的內部，因此NOx淨化性能下降。
[0072]另外，間壁的厚度是指，在蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面上，形成貫穿孔的間壁的內側與形成相鄰的貫穿孔的間壁的內側之間的長度中最短的長度(圖3中用\表不的長度)。
[0073]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的外周壁的厚度優選為0.05 ?3.0mm。
[0074]若外周壁的厚度小於0.05mm,則組裝蜂窩催化劑單元等時，因來自外部的力而易破損。另一方面，若外周壁的厚度超過3.0mm,則蜂窩成型時外周壁易變形。
[0075]另外，外周壁的厚度是指，在蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面上，形成位於蜂窩催化劑單元的最外側的貫穿孔的間壁的內側與蜂窩催化劑單元的外周之間的長度中最短的長度(圖3中用t。表示的長度)。
[0076]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的貫穿孔的間距優選為
0.8 ?19mm。
[0077]蜂窩催化劑單元的截面形狀及間壁的厚度恆定時，若貫穿孔的間距小於0.8_，則由於貫穿孔的尺寸較小，因此在燃煤電廠和水泥廠等的含有大量的灰分的廢氣中使用時，導致堵塞貫穿孔，且NOx的淨化性能下降。另一方面，若貫穿孔的間距超過19mm，則由於貫穿孔的尺寸較大，且蜂窩催化劑單元與廢氣不易接觸，因此NOx的淨化性能下降。
[0078]另外，貫穿孔的間距是指，蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面上，貫穿孔與相鄰的貫穿孔的中心點(圖3中，貫穿孔Ila的中心點ca和貫穿孔Ilb的中心點cb)之間的距離(圖3中用P表示長度)。
[0079]另外，當貫穿孔的形狀為矩形或正方形時，以對角線的交點為貫穿孔的中心點來求出貫穿孔的間距。貫穿孔的形狀為三角形或六邊形時，以貫穿孔的重心為貫穿孔的中心點。
[0080]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑優選為
0.01 ?0.5 μ m。
[0081]若蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑小於0.01 μ m，則由於廢氣不易浸入至間壁的內部，因此NOx淨化性能下降。另一方面，若蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑超過0.5 μ m，則氣孔中會堆積灰分，且NOx的淨化性能下降。
[0082]另外，蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑能夠利用水銀壓入法來進行測定。此時水銀的接觸角測定為130°，表面張力測定為485.25mN/m。
[0083]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的氣孔率優選為30?60%。若蜂窩催化劑單元的氣孔率小於30%，則廢氣不易浸入至間壁的內部，因此NOx淨化性能下降。另一方面，若蜂窩催化劑單元的氣孔率超過60%，則蜂窩催化劑單元的強度不充分。
[0084]另外，蜂窩催化劑單元的氣孔率能夠採用阿基米德方法來進行測定。
[0085]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元中，優選與長邊方向垂直的截面的開口率為50?75%。若蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面的開口率小於50%，則NOx淨化性能下降。另一方面，若蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面的開口率超過75%，則蜂窩催化劑單元的強度不充分。
[0086]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的長邊方向的長度優選為300 ?1500mmo
[0087]若蜂窩催化劑單元具有上述長度，則節省空間性優異。
[0088]構成本使用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面上的貫穿孔的密度優選為0.28?2.2個/cm2。
[0089]若貫穿孔的密度小於0.28個/cm2，則由於蜂窩催化劑單元與廢氣不易接觸，因此NOx淨化性能下降。另一方面，若貫穿孔的密度超過2.2個/cm2，則導致灰分堵塞貫穿孔，且淨化性能下降。
[0090]優選構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元由鈦氧化物、釩氧化物及鎢氧化物構成。
[0091]作為鈦氧化物可舉出二氧化鈦(Ti02)。作為T12可舉出銳鈦礦型、金紅石型、無定形或它們的混合物，尤其優選銳鈦礦型Ti02。
[0092]作為釩氧化物可舉出五氧化釩(V2O5)。
[0093]作為鎢氧化物可舉出三氧化鎢(W03)。
[0094]蜂窩催化劑單元由鈦氧化物、釩氧化物及鎢氧化物構成時，蜂窩催化劑單元更優選為在T12上擔載V2O5和WO3的催化劑(以下還稱為「Ti02/V205/W03催化劑」)。
[0095]蜂窩催化劑單元為Ti02/V205/W03催化劑時，釩原子和鎢原子的摩爾比(W/V)優選為0.5?5.0，更優選為0.7?4.0，進一步優選為0.8?3.0。通過將W/V摩爾比設為0.5?
5.0,能夠提高初始的NOx淨化性能和熱耐久性。
[0096]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元進一步優選由無機粘合劑構成。
[0097]作為構成蜂窩催化劑單元的無機粘合劑沒有特別限定，但從維持強度的觀點出發，作為適當的粘合劑舉出氧化鋁溶膠、二氧化矽溶膠、二氧化鈦溶膠、水玻璃、海泡石、綠坡縷石、膨潤土、水軟鋁石等中包含的固體含量，也可以將兩種以上組合使用。
[0098]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元中的無機粘合劑的含量在蜂窩催化劑單元中優選為3?30質量％，更優選為5?20質量％。若無機粘合劑的含量小於3質量％，則蜂窩催化劑單元的強度降低。另一方面，若無機粘合劑的含量超過30質量％，則製造蜂窩催化劑單元時難以擠出成型。
[0099]構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元為了提高強度，進一步優選由選自無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質和三維針狀物質中的一種以上構成。
[0100]優選構成蜂窩催化劑單元的無機纖維選自氧化鋁、二氧化矽、碳化矽、氧化矽-氧化鋁、玻璃、矽灰石、鈦酸鉀及硼酸鋁中的一種以上，上述鱗片狀物質選自玻璃、白色雲母、氧化鋁及二氧化矽中的一種以上，上述四腳狀物質為氧化鋅，上述三維針狀物質選自氧化鋁、二氧化矽、碳化矽、氧化矽-氧化鋁、玻璃、矽灰石、鈦酸鉀、硼酸鋁及水軟鋁石中的一種以上。
[0101]這是因為，耐熱性均較高，即使作為SCR系統中的催化劑載體而使用時，也不會產生熔融損失等，能夠持續作為增強劑的效果。
[0102]無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質及三維針狀物質的含量在蜂窩催化劑單元中優選為3?50質量％，更優選為3?30質量％，進一步優選為5?20質量％。若無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質及三維針狀物質的含量小於3質量％，則提高蜂窩催化劑單元的強度的效果變小。另一方面，若無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質及三維針狀物質的含量超過50質量％，則蜂窩催化劑單元中的催化物種的含量降低，NOx淨化性能下降。
[0103]接著，對構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的固定工具進行說明。
[0104]如上述，固定工具30由多個板狀部件31構成。只要能夠固定多個蜂窩催化劑單元10，多個板狀部件31無論怎樣連接均可，也可以是通過焊接的連接或通過螺紋等的連接。
[0105]另外，構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的固定工具只要能夠固定多個蜂窩催化劑單元，則可以是任何形狀。作為這種固定工具，可舉出帶或筒狀的外殼等。
[0106]固定工具的構成材料無特別限定，但優選為鐵、鋼鐵或不鏽鋼。
[0107]接著，對本實用新型的蜂窩催化劑模塊的使用方法進行說明。
[0108]本實用新型的蜂窩催化劑模塊優選使用於燃煤電廠或水泥廠的廢氣處理。
[0109]若使用本實用新型的蜂窩催化劑模塊，則能夠有效地淨化從燃煤電廠或水泥廠排出的大量含有灰分的廢氣中的NOx。
[0110]使用本實用新型的蜂窩催化劑模塊時，通常，本實用新型的蜂窩催化劑模塊在脫硝裝置的內部被並列配置多個。脫硝裝置中，廢氣被輸送到本實用新型的蜂窩催化劑模塊。已輸送的廢氣通過構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的貫穿孔。由此，能夠淨化廢氣中的NOx。
[0111]將廢氣輸送至蜂窩催化劑模塊的方法並無特別限定，可使用風扇等來輸送，也可以以廢氣的壓力變高的方式設計脫硝裝置而使廢氣自然地被輸送至蜂窩催化劑模塊。
[0112]接著，對本實用新型的蜂窩催化劑模塊的製造方法的一例進行說明。
[0113]首先，對構成本實用新型的蜂窩催化劑模塊的蜂窩催化劑單元的製造方法進行說明。
[0114]蜂窩催化劑單元的製造方法包含以下工序:混合工序，混合鈦氧化物、釩原料及鎢原料來製作原料組合物；成型工序，將上述原料組合物成型為蜂窩狀而製作蜂窩成型體；及燒成工序，燒成上述蜂窩成型體，並且根據需要包含其他工序。
[0115]以下，對各工序進行說明。
[0116]混合工序中，對鈦氧化物、釩原料及鎢原料，根據需要的無機粘合劑，進一步根據需要選自無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質及三維針狀物質中的一種以上進行混合/混煉來製備原料組合物(也稱為原料漿)。
[0117]作為鈦氧化物優選使用比表面積高的銳鈦礦型二氧化鈦(T12)。
[0118]作為釩原料可舉出偏釩酸銨、偏釩酸鈉、偏釩酸鉀、草酸氧釩及乙酸氧釩等，其中，從容易處理的角度出發，優選偏釩酸銨。偏釩酸銨(NH4VO3)通過NH4VO3 — V205+2NH3+H20這樣的分解反應生成V2O5,並發揮SCR系統中的催化劑的作用。
[0119]作為鎢原料可舉出偏鎢酸銨、三氧化鎢(WO3)及仲鎢酸銨等，其中，優選偏鎢酸銨。
[0120]構成原料組合物的無機粘合劑與構成已述的蜂窩催化劑單元的無機粘合劑相同。
[0121]另外，原料組合物中可根據需要適當地添加有機粘合劑、分散介質、成型助劑及pH調節劑等。
[0122]作為有機粘合劑沒有特別限定，可舉出甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙二醇、苯酚樹脂及環氧樹脂等，也可將兩種以上組合使用。另外，有機粘合劑的添加量相對於鈦氧化物、釩氧化物、鎢氧化物、無機粘合劑、無機纖維、鱗片狀物質、四腳狀物質及三維針狀物質的總質量為I?10質量％。
[0123]作為分散介質沒有特別限定，可舉出水、苯等有機溶劑，甲醇等醇等，也可將兩種以上組合使用。
[0124]作為成型助劑沒有特別限定，可舉出乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸皂及多元醇等，也可將兩種以上組合使用。
[0125]作為pH調節劑可舉出氨水、胺化合物等，可將兩種以上組合使用。
[0126]製備原料組合物時，優選進行混合混煉，也可使用攪拌機、磨碎機等進行混合，還可使用捏合機等進行混煉。
[0127]接著，在成型工序中，使用上述原料組合物而擠出成型，由此製作隔著間壁沿長邊方向並列設置多個貫穿孔，且在外周形成有外周壁的柱狀蜂窩成型體。
[0128]之後，利用微波乾燥機、熱風乾燥機、電介質乾燥機、減壓乾燥機、真空乾燥機、冷凍乾燥機等乾燥機乾燥蜂窩成型體，從而製作蜂窩乾燥體。
[0129]通過對所獲得的蜂窩乾燥體進行脫脂、燒成，由此可獲得柱狀的蜂窩催化劑單元。脫脂、燒成溫度優選為450?750°C，更優選550?650°C。若燒成溫度小於450°C，則不進行燒結，且蜂窩催化劑單元的強度變低。另一方面，若燒成溫度超過750°C，則進行燒結，且催化物種的反應位點降低。
[0130]接著，利用附圖對組裝本實用新型的蜂窩催化劑模塊的方法進行說明。
[0131]圖4 (a)?(C)為以工序順序示意地表示組裝本實用新型的蜂窩催化劑模塊的工序的一例的圖。
[0132]首先，如圖4 (a)所示，集合多個蜂窩催化劑單元10，製作四稜柱狀的集合體40。
[0133]在製作集合體40時，也可利用粘結劑或膠帶暫時固定多個蜂窩催化劑單元10。另夕卜，粘結劑或膠帶等優選在使用利用經之後的工序製造出的蜂窩催化劑模塊100的脫硝裝置來處理廢氣時，因廢氣的熱量而消失。如此，通過使用粘結劑或膠帶等，能夠省略去除粘結劑或膠帶等的工作。
[0134]另外，製作集合體40時，將由無機纖維構成的纖維毯夾在蜂窩催化劑單元10彼此之間。
[0135]接著，如圖4 (b)所示，將多個板狀部件31配置在集合體40的側面。此時，為了避免相鄰的蜂窩催化劑單元10彼此之間產生間隙而對多個板狀部件31施加壓力。
[0136]之後，利用焊接和螺紋等連接多個板狀部件31。所連接的各固定工具成為固定部件30。
[0137]通過以上工序，能夠製作如圖4 (c)所示的本實用新型的蜂窩催化劑模塊100。
[0138][實施例]
[0139]以下，通過實施例對本實用新型進行更加具體的說明，但本實用新型並不限定於以下實施例。
[0140](實施例1)
[0141](I)製造蜂窩催化劑單元
[0142](1-1)混合工序
[0143]通過對氧化鈦3910質量份、作為釩原料的偏釩酸銨210質量份、作為鎢原料的偏鎢酸銨(50%溶液)670質量份、氧化鋁粘合劑300質量份、玻璃纖維170質量份、作為成型助劑的甲基纖維素300質量份、作為成型潤滑劑的山梨醇三油酸酯80質量份、作為pH調節劑的二乙醇胺150質量份、離子交換水1750質量份進行混合混煉來製備原料漿。
[0144](1-2)成型工序
[0145]接著，使用擠出成型機將原料漿擠出成型為規定大小，從而製作正四稜柱狀的蜂窩成型體。並且使用批量微波乾燥機將蜂窩成型體在86.7kPa的乾燥壓力下乾燥6分鐘而獲得蜂窩乾燥體。
[0146](1-3)燒成工序
[0147]之後，將蜂窩乾燥體投入到氣體流通爐中，以5°C /分鐘的升溫速度升溫至550°C，將該溫度保持3個小時後進行脫脂、燒成，從而製作蜂窩燒成體。另外，在燒成時，以20L/分鐘的氣體流量導入氧濃度為21%、氮濃度為79%的混合氣體。
[0148]經以上工序製造了蜂窩催化劑單元。
[0149]關於製造出的蜂窩催化劑單元的形狀，蜂窩催化劑單元的與長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為150mm的正方形。另外，間壁的厚度為1.0mm,外周壁的厚度為
1.6mm,間距為8.0mm。另外,蜂窩催化劑單元的長邊方向的長度為1000mm。
[0150](2)組裝蜂窩催化劑模塊
[0151](2-1)集合體製作工序
[0152]準備78條蜂窩催化劑單元，以向水平方向排列12條，向垂直方向排列6條的方式集合各蜂窩催化劑單元，從而製作集合體。
[0153](2-2)集合體固定工序
[0154]準備2片大小為長度X寬度=900mmX 1000mm，厚度Imm的鐵製板狀部件，和2片長度X寬度=1802mmX 1000mm，厚度Imm的鐵製板狀部件，在蜂窩催化劑模塊的與長邊方向垂直的截面上，在成為蜂窩催化劑模塊的外周的部分配置板狀部件。即，在集合體的側面配置板狀部件。
[0155]接著，對各板狀部件施加壓力，以免相鄰的蜂窩催化劑單元彼此之間產生間隙。之後，通過焊接連接各板狀部件。
[0156]經以上工序製造了實施例1所涉及的蜂窩催化劑模塊。
[0157]實施例1所涉及的蜂窩催化劑模塊的與長邊方向垂直的截面的長邊的長度為1802mm,短邊的長度為900mm。另外,蜂窩催化劑模塊的長邊方向的長度為1000mm。
【權利要求】
1.一種蜂窩催化劑模塊，其由隔著間壁而沿長邊方向並列設置有多個未封閉兩端部的貫穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窩催化劑單元集合多個而成，其特徵在於， 所述蜂窩催化劑單元的與所述長邊方向垂直的截面的形狀為一個邊的長度為140?160mm的矩形， 所述蜂窩催化劑模塊的與所述長邊方向垂直的截面的形狀為長邊的長度為1800?2000mm，短邊的長度為900?100mm的長方形。
2.根據權利要求1所述的蜂窩催化劑模塊，其中， 所述貫穿孔的間距為0.8?19mm。
3.根據權利要求1或2所述的蜂窩催化劑模塊，其中， 所述間壁的厚度為0.05?2.5mm。
4.根據權利要求1或2所述的蜂窩催化劑模塊，其中， 所述外周壁的厚度為0.05?3.0mm。
5.根據權利要求1或2所述的蜂窩催化劑模塊，其中， 所述蜂窩催化劑單元的平均氣孔徑為0.01?0.5 μ m。
6.根據權利要求1或2所述的蜂窩催化劑模塊，其中， 在所述蜂窩催化劑模塊的與所述長邊方向垂直的截面上，向所述長邊方向排列有10?14個所述蜂窩催化劑單元，向所述短邊方向排列有5?7個所述蜂窩催化劑單元。
【文檔編號】B01D53/88GK203916461SQ201420138763
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】成瀨和也, 春日貴史, 吉村健 申請人:日本揖斐電株式會社