蜂窝催化剂模块的制作方法

蜂窝催化剂模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种蜂窝催化剂模块，其不易产生废气泄漏，且不易产生蜂窝催化剂单元的破损。本实用新型的蜂窝催化剂模块，其特征在于，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经由由无机纤维构成的纤维毯集合多个而成。
【专利说明】蜂窝催化剂模块

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种蜂窝催化剂模块。

【背景技术】
[0002]作为去除废气中的氮氧化物(NOx)的方法，已知有将氨等还原剂在废气中进行混合之后导入装有蜂窝催化剂的脱硝装置中，且选择性地还原废气中的NOx的方法。作为该蜂窝催化剂，例如使用在交替配置平板和波形板而成的平板、波形板多层结构的载体上担载催化剂金属的蜂窝催化剂、或将催化剂材料制成坯土，从而通过挤出成型法成型为蜂窝状并烧成的蜂窝催化剂。
[0003]在这种脱硝装置中，例如在燃煤电厂和水泥厂等中使用的脱硝装置中，为了处理大量的废气而需要加大反应容积。为了加大脱硝装置的反应容积，有加大蜂窝催化剂的容积的方法。通常，蜂窝催化剂由多个蜂窝催化剂单元构成，因此为了加大蜂窝催化剂的容积，可考虑增加蜂窝催化剂单元的数量的方法。但是，增加蜂窝催化剂单元的数量的方法中，存在制造脱硝装置时工作效率变差的问题。因此，从提高工作效率的观点出发，提出有集合多个蜂窝催化剂单元作为蜂窝催化剂模块，并将蜂窝催化剂模块作为一个单位进行脱硝装置的制造的方法。
[0004]作为这种蜂窝催化剂模块，专利文献I中公开有多个蜂窝催化剂单元通过I条以上的带打捆而成的蜂窝催化剂模块。
[0005]专利文献1:日本特开平8-215578号公报实用新型内容
[0006]当使用了专利文献I所公开的蜂窝催化剂模块的脱硝装置净化NOx时，蜂窝催化剂单元暴露在高温中。因此，蜂窝催化剂单元反复进行热膨胀和热收缩。通过由此产生的热应力，将蜂窝催化剂单元模块化的带可能破损，或蜂窝催化剂单元彼此之间可能产生间隙。带的破损或蜂窝催化剂单元彼此之间的间隙成为废气泄漏的原因。
[0007]另外，通过蜂窝催化剂单元反复进行热膨胀和热收缩，从而相邻的蜂窝催化剂单元彼此反复接触和背离，有时会产生蜂窝催化剂单元本身的破损。
[0008]本实用新型是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种不易产生废气泄漏且不易产生蜂窝催化剂单元的破损的蜂窝催化剂模块。
[0009]为了解决上述课题，本发明人等反复进行深入研究的结果，发现通过将具有弹性的纤维毯夹在各蜂窝催化剂单元彼此之间，从而不易产生气体泄漏，且不易产生蜂窝催化剂单元的破损，由此完成了本实用新型。
[0010]S卩，本实用新型的蜂窝催化剂模块，其中，隔着间壁而沿长边方向并列设置有多个未密封两端部的贯穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窝催化剂单元经由由无机纤维构成的纤维毯集合多个而成。
[0011]本实用新型的蜂窝催化剂单元中，蜂窝催化剂单元经由由无机纤维构成的纤维毯集合多个而成。
[0012]由无机纤维构成的纤维毯具有弹性。因此，当存在来自外部的压力时，纤维毯能够收缩，当来自外部的压力消失时，纤维毯能够恢复原来的大小。
[0013]因此，蜂窝催化剂单元进行热膨胀时，纤维毯收缩，由此能够吸收其已热膨胀的容积。并且，当蜂窝催化剂单元进行热收缩时，纤维毯恢复原来的大小，并且能够占据其已热收缩的部分。因此，能够防止各蜂窝催化剂单元彼此之间产生间隙。由此能够防止废气泄漏。
[0014]另外，在相邻的蜂窝催化剂单元之间具有纤维毯，由此能够防止相邻的蜂窝催化剂单元彼此因热膨胀等而反复接触和背离。因此，能够防止蜂窝催化剂单元破损。
[0015]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，上述纤维毯优选分为至少2个以上的部件。
[0016]若纤维毯分为至少2个以上的部件，则制造蜂窝催化剂模块时，能够在所需部分有效地配置所需大小的纤维毯。因此，制造蜂窝催化剂模块时的工作效率提高。
[0017]本使用新型的蜂窝催化剂模块中，上述纤维毯优选配置于上述长边方向上的上述蜂窝催化剂单元的侧面的两端部。
[0018]通常，利用使用蜂窝催化剂模块的蜂窝催化装置来净化废气的NOx时，废气从贯穿孔的长边方向的一侧端部流入，从另一侧的贯穿孔的长边方向的端部流出。
[0019]当纤维毯未配置于蜂窝催化剂单元侧面的两端部时，废气不会流入到贯穿孔而易流入到蜂窝催化剂单元彼此之间。
[0020]但是，如上述结构，纤维毯若配置于蜂窝催化剂单元侧面的两端部，则即使废气想要流入到蜂窝催化剂单元彼此之间，废气也会被纤维毯阻断。
[0021]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，配置于上述蜂窝催化剂单元侧面的一侧端部的纤维毯和配置于上述蜂窝催化剂单元侧面的另一侧端面的纤维毯优选为不同的部件。
[0022]在这种结构的蜂窝催化剂模块中，作为不同部件的纤维毯分别配置于蜂窝催化剂单元侧面的端部，因此能够减少纤维毯的数量。因此，能够降低蜂窝催化剂模块的成本。
[0023]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选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。
[0024]若蜂窝催化剂单元具有上述截面形状，则不会使NOx的净化性能降低，或导致压力损失上升，而能够制造蜂窝催化剂模块。
[0025]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选上述间壁的厚度为0.05?2.5mm。
[0026]若间壁的厚度小于0.05mm，则蜂窝催化剂单元的强度不充分。另一方面，若间壁的厚度超过2.5_，则废气难以浸入至间壁的内部，因此NOx的净化性能下降。
[0027]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选上述外周壁的厚度为0.05?3.0mm。
[0028]若外周壁的厚度小于0.05_，则如组装蜂窝催化剂单元等时因来自外部的力而容易破损。另一方面，若外周壁的厚度超过3.0mm,则蜂窝成型时外周壁易变形。
[0029]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选上述贯穿孔的间距为0.8?19mm。
[0030]蜂窝催化剂单元的截面形状及间壁的厚度恒定时，若贯穿孔的间距小于0.8_，则由于贯穿孔的尺寸较小，因此在燃煤电厂和水泥厂等的含有大量的灰分的废气中使用时，导致堵塞贯穿孔，且NOx的净化性能下降。另一方面，若贯穿孔的间距超过19mm，则由于贯穿孔的尺寸较大，且蜂窝催化剂单元与废气不易接触，因此NOx的净化性能下降。
[0031]另外，贯穿孔的间距是指在蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面，贯穿孔与相邻的贯穿孔的中心点之间的距离。
[0032]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选上述蜂窝催化剂单元的平均气孔径为0.01 ?0.5 μ m。
[0033]若蜂窝催化剂单元的平均气孔径小于0.01 μ m，则由于废气不易浸入至间壁的内部，因此NOx的净化性能下降。另一方面，若蜂窝催化剂单元的平均气孔径超过0.5 μ m，则气孔中会堆积灰分，且NOx的净化性能下降。
[0034]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选上述蜂窝催化剂单元由钛氧化物、钒氧化物及钨氧化物构成。
[0035]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，优选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?100mm的长方形。
[0036]若为上述大小的蜂窝催化剂模块，则在传输、设置、更换等时，蜂窝催化剂模块容易充分处理。并且，能够通过外壳等固定工具充分地固定蜂窝催化剂单元，因此不易产生蜂窝催化剂单元的脱落。
[0037]通常，构成蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元由外壳或容纳框架等固定工具固定。这种固定工具由于需要不至破损程度的强度，因此即使在蜂窝催化剂模块较小的情况下，也需要一定程度的尺寸。
[0038]因此，若蜂窝催化剂模块的大小变小，则固定工具所占的比例增大，蜂窝催化剂单元所占的比例变小。
[0039]根据这种理由，在上述长边的长度小于1800mm，或上述短边的长度小于900mm的蜂窝催化剂模块中，与上述长边的长度为1800?2000mm，且上述短边的长度为900?100mm的蜂窝催化剂模块相比，固定工具所占的比例增大。因此，使用上述长边的长度小于1800mm，或上述短边的长度小于900mm的蜂窝催化剂模块的脱硝装置中，去除每单位容积的废气中的NOx的反应效率降低，压力损失也增大。另外，由于蜂窝催化剂模块的每单位容积的固定工具的数量增多，因此批量生产蜂窝催化剂模块时固定工具的成本增加。
[0040]上述长边的长度超过2000mm时，或上述短边的长度超过100mm时，蜂窝催化剂模块变得过大。因此，接近蜂窝催化剂模块的中央部的蜂窝催化剂单元容易从蜂窝催化剂模块脱落。
[0041]并且，这种蜂窝催化剂模块在传输、设置、更换等时难以处理。
[0042]优选本实用新型的蜂窝催化剂模块用于燃煤电厂或水泥厂的废气处理。
[0043]若使用本实用新型的蜂窝催化剂模块，则能够有效地净化从燃煤电厂或水泥厂排出的含有大量的灰分的废气中的NOx。

【专利附图】

【附图说明】
[0044]图1为示意地表示本实用新型的蜂窝催化剂模块的一例的立体图。
[0045]图2中，图2(a)为示意地表示构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的一例的立体图，图2 (b)为图2 Ca)中示出的蜂窝催化剂单元的B-B线剖视图。
[0046]图3为放大了图2 Ca)和图2 (b)中示出的蜂窝催化剂单元的端部的立体图。
[0047]图4为示意地表示构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯配置于蜂窝催化剂单元侧面的端部的蜂窝催化剂单元的一侧端部的一例的立体图。
[0048]图5为图1中示出的蜂窝催化剂模块的A-A线剖视图。
[0049]图6中，图6 (a)?(e)为以工序顺序示意地表示组装本实用新型的蜂窝催化剂模块的工序的一例的图。
[0050]图中:10_蜂窝催化剂单元，11-贯穿孔，12-间壁，13-外周壁，14、15-蜂窝催化剂单元的端部，16-蜂窝催化剂单元侧面的端部，17-水平部，18-垂直部，20-纤维毯，21-水平部件，22-垂直部件，30-固定部件，31-板状部件，40-集合体，100-蜂窝催化剂模块。

【具体实施方式】
[0051]以下，具体地说明本实用新型。然而，本实用新型并不限于以下记载，在不改变本实用新型的宗旨的范围内可适当改变而适用。
[0052]本实用新型的蜂窝催化剂模块，其中，隔着间壁而沿长边方向并列设置有多个未密封两端部的贯穿孔，且在外周形成有外周壁的蜂窝催化剂单元经由由无机纤维构成的纤维毯集合多个而成。
[0053]图1为示意地表示本实用新型的蜂窝催化剂模块的一例的立体图。
[0054]图1中示出的蜂窝催化剂模块100中，蜂窝催化剂单元10经由由无机纤维构成的纤维毯20集合多个而形成集合体40，集合体40以容纳于形成蜂窝催化剂模块100的外周的固定工具30的内部的方式被固定。
[0055]固定工具30由多个板状部件31构成，多个板状部件31形成蜂窝催化剂模块100的外周。
[0056]首先，着眼于蜂窝催化剂单元10和纤维毯20而说明本实用新型的蜂窝催化剂模块100的效果。
[0057]如图1所示，本实用新型的蜂窝催化剂模块100中，蜂窝催化剂单元10经由纤维毯20集合有多个。
[0058]由无机纤维构成的纤维毯20具有弹性。因此，当存在来自外部的压力时，纤维毯20能够收缩，当来自外部的压力消失时，纤维毯20能够恢复原来的大小。
[0059]另外，在去除废气中的NOx时，蜂窝催化剂单元10暴露在高温废气中，详细内容将进行后述。因此，蜂窝催化剂单元10进行热膨胀。即使存在这种蜂窝催化剂单元10的热膨胀时，纤维毯20会收缩，由此能够吸收其已热膨胀的容积。并且，当蜂窝催化剂单元10已收缩时，纤维毯20恢复原来的大小，并且能够占据其已热收缩的部分。因此，在蜂窝催化剂模块100中，能够防止在各蜂窝催化剂单元10彼此之间产生间隙。由此能够防止废气泄漏。
[0060]另外，在相邻的蜂窝催化剂单元10之间具有纤维毯20，由此能够防止相邻的蜂窝催化剂单元10彼此因热膨胀等而反复接触和背离。因此，能够防止蜂窝催化剂单元10破损。
[0061]在本说明书中，“蜂窝催化剂单元经由纤维毯集合多个而成”是指，在集合体40中，相邻的蜂窝催化剂单元10彼此之间的至少一部分存在纤维毯20。
[0062]接着，对构成本实用新型的蜂窝催化剂模块100的蜂窝催化剂单元10进行详细说明。
[0063]图2 (a)为示意地表示构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的一例的立体图，图2 (b)为图2 Ca)中示出的蜂窝催化剂单元的B-B线剖视图。
[0064]图2 (a)和图2 (b)中示出的蜂窝催化剂单元10为如下单一单元，即隔着间壁12而沿长边方向(图2 Ca)中为箭头a的方向)并列设置有多个未密封两端部的贯穿孔11，且在外周形成有外周壁13。
[0065]因此，从一侧端部(废气流入侧端部)14流入蜂窝催化剂单元10的任一贯穿孔11中的废气G (图2 (b)中用G表示废气，用箭头表示废气的流动)在通过该贯穿孔11时，与催化物种接触，由此废气G中所含的NOx被净化。另外，所净化的废气G从贯穿孔11的另一侧端部(废气流出侧端部)15排出。
[0066]如此,通过使用蜂窝催化剂单元10,能够适当地净化废气中的NOx。
[0067]优选蜂窝催化剂单元的形状为四棱柱状。具体而言，蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面的形状优选为一个边的长度为140?160mm的矩形，并且优选一个边的长度为140?160_的正方形。
[0068]另外，本说明书中，“矩形”是包括正方形在内的概念，可以完全为矩形，也可以大致为矩形。例如，也可以是角部呈圆形倒角的矩形。
[0069]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元中，作为贯穿孔的形状优选为四棱柱状，但也可以是三棱柱状、六棱柱状等。即，作为蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面上的贯穿孔的形状，可以为矩形、三角形、六边形等，优选为正方形。
[0070]图3是放大了图2 (a)及图2 (b)中示出的蜂窝催化剂单元的端部的立体图。
[0071]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的间壁的厚度优选为0.05 ?2.5mm。
[0072]若间壁的厚度小于0.05mm，则蜂窝催化剂单元的强度不充分。另一方面，若间壁的厚度超过2.5_，则由于废气难以浸入至间壁的内部，因此NOx净化性能下降。
[0073]另外，间壁的厚度是指，在蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面上，形成贯穿孔的间壁的内侧与形成相邻的贯穿孔的间壁的内侧之间的长度中最短的长度(图3中用\表不的长度)。
[0074]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的外周壁的厚度优选为0.05 ?3.0mm。
[0075]若外周壁的厚度小于0.05mm，则组装蜂窝催化剂单元等时，因来自外部的力而易破损。另一方面，若外周壁的厚度超过3.0mm,则蜂窝成型时外周壁易变形。
[0076]另外，外周壁的厚度是指，在蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面上，形成位于蜂窝催化剂单元的最外侧的贯穿孔的间壁的内侧与蜂窝催化剂单元的外周之间的长度中最短的长度(图3中用t。表示的长度)。
[0077]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的贯穿孔的间距优选为0.8 ?19mm。
[0078]蜂窝催化剂单元的截面形状及间壁的厚度恒定时，若贯穿孔的间距小于0.8mm，则由于贯穿孔的尺寸较小，因此在燃煤电厂和水泥厂等的含有大量的灰分的废气中使用时，导致堵塞贯穿孔，且NOx的净化性能下降。另一方面，若贯穿孔的间距超过19mm，则由于贯穿孔的尺寸较大，且蜂窝催化剂单元与废气不易接触，因此NOx的净化性能下降。
[0079]另外，贯穿孔的间距是指，蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面上，贯穿孔与相邻的贯穿孔的中心点(图3中，贯穿孔Ila的中心点Ca和贯穿孔Ilb的中心点cb)之间的距离(图3中用P表示长度)。
[0080]另外，当贯穿孔的形状为矩形或正方形时，以对角线的交点为贯穿孔的中心点来求出贯穿孔的间距。贯穿孔的形状为三角形或六边形时，以贯穿孔的重心为贯穿孔的中心点。
[0081]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的平均气孔径优选为
0.01 ?0.5 μ m。
[0082]若蜂窝催化剂单元的平均气孔径小于0.01 μ m，则由于废气不易浸入至间壁的内部，因此NOx净化性能下降。另一方面，若蜂窝催化剂单元的平均气孔径超过0.5 μ m，则气孔中会堆积灰分，且NOx的净化性能下降。
[0083]另外，蜂窝催化剂单元的平均气孔径能够利用水银压入法来进行测定。此时水银的接触角测定为130°，表面张力测定为485.25mN/m。
[0084]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的气孔率优选为30?60%。若蜂窝催化剂单元的气孔率小于30%，则废气不易浸入至间壁的内部，因此NOx净化性能下降。另一方面，若蜂窝催化剂单元的气孔率超过60%，则蜂窝催化剂单元的强度不充分。
[0085]另外，蜂窝催化剂单元的气孔率能够采用阿基米德方法来进行测定。
[0086]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元中，优选与长边方向垂直的截面的开口率为50?75%。若蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面的开口率小于50%，则NOx净化性能下降。另一方面，若蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面的开口率超过75%，则蜂窝催化剂单元的强度不充分。
[0087]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的长边方向的长度优选为300 ?1500mmo
[0088]若蜂窝催化剂单元具有上述长度，则节省空间性优异。
[0089]构成本使用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面上的贯穿孔的密度优选为0.28?2.2个/cm2。
[0090]若贯穿孔的密度小于0.28个/cm2，则由于蜂窝催化剂单元与废气不易接触，因此NOx净化性能下降。另一方面，若贯穿孔的密度超过2.2个/cm2，则导致灰分堵塞贯穿孔，且净化性能下降。
[0091]优选构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元由钛氧化物、钒氧化物及钨氧化物构成。
[0092]作为钛氧化物可举出二氧化钛(Ti02)。作为T12可举出锐钛矿型、金红石型、无定形或它们的混合物，尤其优选锐钛矿型Ti02。
[0093]作为钒氧化物可举出五氧化钒(V2O5)。
[0094]作为钨氧化物可举出三氧化钨(W03)。
[0095]蜂窝催化剂单元由钛氧化物、钒氧化物及钨氧化物构成时，蜂窝催化剂单元更优选为在T12上担载V2O5和WO3的催化剂(以下还称为“Ti02/V205/W03催化剂”)。
[0096]蜂窝催化剂单元为Ti02/V205/W03催化剂时，钒原子和钨原子的摩尔比(W/V)优选为0.5?5.0，更优选为0.7?4.0，进一步优选为0.8?3.0。通过将W/V摩尔比设为0.5?5.0,能够提高初始的NOx净化性能和热耐久性。
[0097]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元进一步优选由无机粘合剂构成。
[0098]作为构成蜂窝催化剂单元的无机粘合剂没有特别限定，但从维持强度的观点出发，作为适当的粘合剂举出氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、二氧化钛溶胶、水玻璃、海泡石、绿坡缕石、膨润土、水软铝石等中包含的固体含量，也可以将两种以上组合使用。
[0099]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元中的无机粘合剂的含量在蜂窝催化剂单元中优选为3?30质量％，更优选为5?20质量％。若无机粘合剂的含量小于3质量％，则蜂窝催化剂单元的强度降低。另一方面，若无机粘合剂的含量超过30质量％，则制造蜂窝催化剂单元时难以挤出成型。
[0100]构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元为了提高强度，进一步优选由选自无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质和三维针状物质中的一种以上构成。
[0101]优选构成蜂窝催化剂单元的无机纤维选自氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化铝、玻璃、硅灰石、钛酸钾及硼酸铝中的一种以上，上述鳞片状物质选自玻璃、白色云母、氧化铝及二氧化硅中的一种以上，上述四脚状物质为氧化锌，上述三维针状物质选自氧化铝、二氧化硅、碳化硅、氧化硅-氧化铝、玻璃、硅灰石、钛酸钾、硼酸铝及水软铝石中的一种以上。
[0102]这是因为，耐热性均较高，即使作为SCR系统中的催化剂载体而使用时，
[0103]也不会产生熔融损失等，能够持续作为增强剂的效果。
[0104]无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质及三维针状物质的含量在蜂窝催化剂单元中优选为3?50质量％，更优选为3?30质量％，进一步优选为5?20质量％。若无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质及三维针状物质的含量小于3质量％，则提高蜂窝催化剂单元的强度的效果变小。另一方面，若无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质及三维针状物质的含量超过50质量％，则蜂窝催化剂单元中的催化物种的含量降低，NOx净化性能下降。
[0105]接着，对构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯进行说明。
[0106]图4为示意地表示构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯配置于蜂窝催化剂单元侧面的端部的蜂窝催化剂单元的一侧端部的一例的立体图。
[0107]如图4所示，纤维毯20配置于长边方向上的蜂窝催化剂单元10侧面的端部16上。
[0108]本说明书中，“蜂窝催化剂单元的侧面”是指未形成贯穿孔的蜂窝催化剂单元的外周面。
[0109]并且，本说明书中，“蜂窝催化剂单元的侧面的端部”是指，上述蜂窝催化剂单元的侧面的长边方向上的端部，且从上述蜂窝催化剂单元的侧面上的长边方向的末端部到蜂窝催化剂单元的长边方向的长度1/3为止的距离的区域。
[0110]对配置于蜂窝催化剂单元10的侧面的端部16的纤维毯20进行详细说明。
[0111]如图4所示，蜂窝催化剂单元的侧面10的端部16由水平部17和垂直部18构成。水平部17为将蜂窝催化剂单元10静置在水平台上时成为蜂窝催化剂单元的侧面的端部16的上面和底面的部分。垂直部18为将蜂窝催化剂单元10静置在水平台上时成为蜂窝催化剂单元10的侧面的端部16的与水平方向垂直的面的部分。
[0112]如图4所示，纤维毯20分为水平部件21和垂直部件22，水平部件21配置于水平部17，垂直部件22配置于垂直部18。
[0113]另外，虽未图示，但蜂窝催化剂单元10的另一方侧面的端部16’中也同样配置有与纤维毯20为不同的部件的纤维毯20’。在以下说明中，在无需对侧面的端部16和16’进行区分的情况下，将两侧端部统一记载为“蜂窝催化剂单元10的侧面的两端部16”。并且，在无需对纤维毯20和纤维毯20’进行区分的情况下，将两个纤维毯统一起来而仅记载为“纤维毯20”。
[0114]并且，在蜂窝催化剂100整体中，对各蜂窝催化剂单元10与纤维毯20的位置关系进行说明，纤维毯20夹在各蜂窝催化剂单元10的相对置的侧面之间。
[0115]蜂窝催化剂模块100中，纤维毯20配置于长边方向上的蜂窝催化剂单元10的侧面的两端部16。
[0116]通常，利用使用蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂装置来净化废气的NOx时，废气从贯穿孔的长边方向的一侧端部流入，从另一侧贯穿孔的长边方向的端部流出。
[0117]纤维毯未配置于蜂窝催化剂单元的侧面的两端部的情况下，废气不会流入贯穿孔，而易流入到蜂窝催化剂单元彼此之间。
[0118]但是，如上述结构的纤维毯20若配置于蜂窝催化剂单元10的侧面的两端部16，则即使废气欲流入到蜂窝催化剂单元彼此之间，也会被纤维毯20阻断废气。
[0119]另外，优选纤维毯20配置成覆盖蜂窝催化剂单元10的侧面的端部16中蜂窝催化剂单元10的侧面上长边方向的末端部。
[0120]另外，纤维毯20分为水平部件21和垂直部件22，因此在制造蜂窝催化剂模块100时，能够在所需部分有效配置所需大小的纤维毯20。因此，制造蜂窝催化剂模块100时的工作效率提高。
[0121]在蜂窝催化剂模块100中，配置于蜂窝催化剂单元侧面的一侧端部16的纤维毯20和配置于蜂窝催化剂单元侧面的另一侧端部16’的纤维毯20’为不同的部件。因此，通过用纤维毯覆盖蜂窝催化剂单元10的整个侧面，能够降低蜂窝催化剂模块100的成本。
[0122]上述纤维毯20分为水平部件21和垂直部件22，但构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯也可由I个部件构成。此时，纤维毯缠绕于蜂窝催化剂单元的侧面。
[0123]另外，上述说明中，纤维毯20与纤维毯20’为不同的部件，但构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯中，也可以由连续的一个部件构成。另外，也可在纤维毯20与纤维毯20’之间配置由不同部件构成的纤维毯。
[0124]上述蜂窝催化剂单元10中，纤维毯20配置于蜂窝催化剂单元10的侧面的两端部16，但在本实用新型的蜂窝催化剂模块中，纤维毯也可仅配置于蜂窝催化剂单元的侧面的一侧端部，也可配置成包含蜂窝催化剂单元的侧面的两端部以外的部分，另外还可仅配置于蜂窝催化剂单元的侧面的两端部以外的部分。
[0125]上述蜂窝催化剂单元10的侧面，存在未配置有纤维毯20的部分，但在本实用新型的蜂窝催化剂模块中，可在蜂窝催化剂单元的整个侧面配置纤维毯。
[0126]上述蜂窝催化剂单元10彼此之间的纤维毯为一层，但构成本实用新型的蜂窝催化剂单元彼此之间的纤维毯可以为2层以上。
[0127]纤维毪的厚度并无特别限定，但优选为5?30mm。
[0128]若纤维毯的厚度小于5mm，则纤维毯的强度不充分。另一方面。若纤维毯的厚度超过30mm，则蜂窝催化剂模块的侧面的端部的与长边方向垂直的截面上，纤维毯所占的比例增大，蜂窝催化剂单元所占的比例变小。因此，去除脱硝装置的每单位容积的废气中的NOx的反应效率降低。
[0129]作为构成纤维毯的无机纤维并无特别限定，但优选由选自氧化铝纤维、二氧化硅纤维、氧化铝-二氧化硅纤维、莫来石纤维、生物溶解性纤维和玻璃纤维中的至少一种构成。
[0130]无机纤维为氧化铝纤维时，由于耐热性优异，因此即使在暴露于高温的情况下，也不会产生变质等，因此尤其适合作为配设于蜂窝催化剂单元彼此之间的纤维毯。
[0131]氧化铝纤维中除了氧化铝之外还可以包含例如氧化钙、氧化镁、氧化锆等添加剂。
[0132]作为氧化铝-二氧化硅纤维的组成比，以重量比计优选为Al203:Si02=60:40?80:20，更优选为 Al2O3:Si02=70:30 ?74:26。
[0133]无机纤维的平均纤维长度并无特别限定，优选为0.05?150mm，更优选为0.35?10mm0
[0134]无机纤维的平均纤维直径并无特别限定，从纤维毯的强度和柔软性的观点出发，优选为I?20 μ m,更优选为I?10 μ m。
[0135]接着，对本实用新型的蜂窝催化剂模块的大小进行说明。
[0136]图5为图1中示出的蜂窝催化剂模块的A-A线剖视图。
[0137]另外，如图5所示，蜂窝催化剂模块100的与长边方向垂直的截面的形状为由长边L和短边S构成的长方形。
[0138]本实用新型的蜂窝催化剂模块中，长边L和短边S的长度并无特别限定，但优选长边L的长度为1800?2000mm，短边S的长度为900?1000mm。
[0139]若为这种大小的蜂窝催化剂模块，则在传输、设置、更换等时，蜂窝催化剂模块容易充分处理。并且，能够通过固定工具充分地固定蜂窝催化剂单元，因此不易产生蜂窝催化剂单元的脱落。
[0140]并且，构成蜂窝催化剂模块的多个蜂窝催化剂单元通过固定工具被固定。固定工具由于需要不至破损程度的强度，因此即使在蜂窝催化剂模块较小的情况下，也需要一定程度的尺寸。
[0141]因此，若蜂窝催化剂模块的大小变小，则固定工具所占的比例增大，蜂窝催化剂单元所占的比例变小。
[0142]根据这种理由，在长边L的长度小于1800mm，或短边S的长度小于900mm的蜂窝催化剂模块中，与长边L的长度为1800?2000mm，且短边S的长度为900?100mm的蜂窝催化剂模块相比，固定工具所占的比例增大。因此，使用长边L的长度小于1800mm，或短边S的长度小于900mm的蜂窝催化剂模块的脱硝装置中，去除每单位容积的废气中的NOx的反应效率降低，压力损失也增大。另外，由于蜂窝催化剂模块的每单位容积的固定工具的数量增多，因此批量生产蜂窝催化剂模块时固定工具的成本增加。
[0143]并且，长边L的长度超过2000mm时，或短边S的长度超过100mm时，蜂窝催化剂模块变得过大。因此，接近蜂窝催化剂模块的中央部的蜂窝催化剂单元容易从蜂窝催化剂模块脱落。
[0144]这种蜂窝催化剂模块在传输、设置、更换等时难以处理。
[0145]接着，对构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的固定工具进行说明。
[0146]如上述，固定工具30由多个板状部件31构成。只要能够固定多个蜂窝催化剂单元10，多个板状部件31无论怎样连接均可，也可以是通过焊接的连接或通过螺纹等的连接。
[0147]另外，构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的固定工具只要能够固定多个蜂窝催化剂单元，则可以是任何形状。作为这种固定工具，可举出带或筒状的外壳等。
[0148]固定工具的构成材料无特别限定，但优选为铁、钢铁或不锈钢。
[0149]接着，对本实用新型的蜂窝催化剂模块的使用方法进行说明。
[0150]本实用新型的蜂窝催化剂模块优选使用于燃煤电厂或水泥厂的废气处理。
[0151]若使用本实用新型的蜂窝催化剂模块，则能够有效地净化从燃煤电厂或水泥厂排出的大量含有灰分的废气中的NOx。
[0152]使用本实用新型的蜂窝催化剂模块时，通常本实用新型的蜂窝催化剂模块在脱硝装置的内部被并列配置多个。脱硝装置中，废气被输送到本实用新型的蜂窝催化剂模块。已输送的废气通过构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的贯穿孔。由此，能够净化废气中的NOx。
[0153]将废气输送至蜂窝催化剂模块的方法并无特别限定，可使用风扇等来输送，也可以以废气的压力变高的方式设计脱硝装置而使废气自然地被输送至蜂窝催化剂模块。
[0154]接着，对本实用新型的蜂窝催化剂模块的制造方法的一例进行说明。
[0155]首先，对构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的蜂窝催化剂单元的制造方法进行说明。
[0156]蜂窝催化剂单元的制造方法包含以下工序:混合工序，混合钛氧化物、钒原料及钨原料来制作原料组合物；成型工序，将上述原料组合物成型为蜂窝状而制作蜂窝成型体；及烧成工序，烧成上述蜂窝成型体，并且根据需要包含其他工序。
[0157]以下，对各工序进行说明。
[0158]混合工序中，对钛氧化物、钒原料及钨原料，根据需要的无机粘合剂，进一步根据需要选自无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质及三维针状物质中的一种以上进行混合/混炼来制备原料组合物(也称为原料浆)。
[0159]作为钛氧化物优选使用比表面积高的锐钛矿型二氧化钛(T12)。
[0160]作为钒原料可举出偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、草酸氧钒及乙酸氧钒等，其中，从容易处理的角度出发，优选偏钒酸铵。偏钒酸铵(NH4VO3)通过NH4VO3 — V205+2NH3+H20这样的分解反应生成V2O5,并发挥SCR系统中的催化剂的作用。
[0161]作为钨原料可举出偏钨酸铵、三氧化钨(WO3)及仲钨酸铵等，其中，优选偏钨酸铵。
[0162]构成原料组合物的无机粘合剂与构成已述的蜂窝催化剂单元的无机粘合剂相同。
[0163]另外，原料组合物中可根据需要适当地添加有机粘合剂、分散介质、成型助剂及pH调节剂等。
[0164]作为有机粘合剂没有特别限定，可举出甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙二醇、苯酚树脂及环氧树脂等，也可将两种以上组合使用。另外，有机粘合剂的添加量相对于钛氧化物、钒氧化物、钨氧化物、无机粘合剂、无机纤维、鳞片状物质、四脚状物质及三维针状物质的总质量为I?10质量％。
[0165]作为分散介质没有特别限定，可举出水、苯等有机溶剂，甲醇等醇等，也可将两种以上组合使用。
[0166]作为成型助剂没有特别限定，可举出乙二醇、糊精、脂肪酸、脂肪酸皂及多元醇等，也可将两种以上组合使用。
[0167]作为pH调节剂可举出氨水、胺化合物等，可将两种以上组合使用。
[0168]制备原料组合物时，优选进行混合混炼，也可使用搅拌机、磨碎机等进行混合，还可使用捏合机等进行混炼。
[0169]接着，在成型工序中，使用上述原料组合物而挤出成型，由此制作隔着间壁沿长边方向并列设置多个贯穿孔，且在外周形成有外周壁的柱状蜂窝成型体。
[0170]之后，利用微波干燥机、热风干燥机、电介质干燥机、减压干燥机、真空干燥机、冷冻干燥机等干燥机干燥蜂窝成型体，从而制作蜂窝干燥体。
[0171]通过对所获得的蜂窝干燥体进行脱脂、烧成，由此可获得柱状的蜂窝催化剂单元。脱脂、烧成温度优选为450?750°C，更优选550?650°C。若烧成温度小于450°C，蜂窝催化剂单元的强度变低。另一方面，若烧成温度超过750°C，则催化物种的反应位点降低。
[0172]接着，对构成本实用新型的蜂窝催化剂模块的纤维毯的制造方法进行说明。
[0173]纤维毯能够通过各种方法来获得，例如，通过吹气法对以碱性氯化铝水溶液和二氧化硅溶胶等为原料的纺丝用混合物进行纺丝，从而制作具有3?10 μ m的平均纤维直径的无机纤维前体。接着，压缩上述无机纤维前体而制作规定大小的连续的片状物，之后，实施烧成处理，根据需要浸溃、干燥无机粘合剂和有机粘合剂，并切断成规定的大小，由此能够制作纤维毯。
[0174]接着，利用附图对组装本实用新型的蜂窝催化剂模块的方法进行说明。
[0175]图6 (a)?(e)为以工序顺序示意地表示组装本实用新型的蜂窝催化剂模块的工序的一例的图。
[0176]首先，如图6 (a)所示，将构成纤维毯20的垂直部件22配置在蜂窝催化剂单元10的侧面的端部16的垂直部18，并固定垂直部件22。固定垂直部件22的方法并无特别限定，可使用粘结剂进行固定，也可用胶带等进行固定。
[0177]优选粘结剂和胶带等作为利用经后续的工序制造出的蜂窝催化剂模块100的脱硝装置来处理废气时，因废气的热量而消失。通过使用这种粘结剂和胶带等，能够省略去除粘结剂和胶带等的工作。
[0178]接着，如图6 (b)所示，沿水平方向集合规定数量的蜂窝催化剂单元10。而且，将构成纤维毯20的水平部件21配置在蜂窝催化剂单元10的侧面的端部16的水平部17，并固定水平部件21。
[0179]另外，如图6 (b)所示，优选水平部件21在所集合的多个催化剂单元10连续配置成一个部件。
[0180]若这样配置水平部件21，则能够以一次操作配置水平部件21，因此制造蜂窝催化剂模块时的工作效率提高。
[0181]接着，在图6 (b)中集合的多个蜂窝催化剂单元10的基础上，反复进行集合蜂窝催化剂单元10的操作，制作如图6 Ce)所示的四棱柱装的集合体40。
[0182]在制作集合体40时，也可利用粘结剂或胶带暂时固定多个蜂窝催化剂单元10。另夕卜，粘结剂或胶带等优选在利用经之后的工序制造出的蜂窝催化剂模块100的脱硝装置来处理废气时，因废气的热量而消失。如此，通过使用粘结剂或胶带等，能够省略去除粘结剂或胶带等的工作。
[0183]接着，如图6 (d)所示，将多个板状部件31配置在集合体40的侧面。此时，为了避免相邻的纤维毯20彼此之间产生间隙而对多个板状部件31施加压力。
[0184]之后，利用焊接和螺纹等连接多个板状部件31。所连接的各固定工具成为固定部件30。
[0185]通过以上工序，能够制作如图6 Ce)所示的本实用新型的蜂窝催化剂模块100。
[0186][实施例]
[0187]以下，通过实施例对本实用新型进行更加具体的说明，但本实用新型并不限定于以下实施例。
[0188](实施例1)
[0189](I)制造蜂窝催化剂单元
[0190](1-1)混合工序
[0191]通过对氧化钛3910质量份、作为钒原料的偏钒酸铵210质量份、作为钨原料的偏钨酸铵(50%溶液)670质量份、氧化铝粘合剂300质量份、玻璃纤维170质量份、作为成型助剂的甲基纤维素300质量份、作为成型润滑剂的山梨醇三油酸酯80质量份、作为pH调节剂的二乙醇胺150质量份、离子交换水1750质量份进行混合混炼来制备原料浆。
[0192](1-2)成型工序
[0193]接着，使用挤出成型机将原料浆挤出成型为规定大小，从而制作正四棱柱状的蜂窝成型体。并且使用批量微波干燥机将蜂窝成型体在86.7kPa的干燥压力下干燥6分钟而获得蜂窝干燥体。
[0194](1-3)烧成工序
[0195]之后，将蜂窝干燥体投入到气体流通炉中，以5°C /分钟的升温速度升温至550°C，将该温度保持3个小时后进行脱脂、烧成，从而制作蜂窝烧成体。另外，在烧成时，以20L/分钟的气体流量导入氧浓度为21%、氮浓度为79%的混合气体。
[0196]经以上工序制造了蜂窝催化剂单元。
[0197]关于制造出的蜂窝催化剂单元的形状，蜂窝催化剂单元的与长边方向垂直的截面的形状为一个边的长度为150mm的正方形。另外，间壁的厚度为1.0mm,外周壁的厚度为
1.6mm,间距为8.0mm。另外,蜂窝催化剂单元的长边方向的长度为1000mm。
[0198](2)准备纤维毯
[0199]切断厚度12mm的纤维毪(产品名称:Insulfrax_S Blanket, Uniflax公司制造)，从而制作长度X宽度=150mmX50mm的垂直部件，和长度X宽度=1800mmX 50mm的水平部件。
[0200](3)组装蜂窝催化剂模块
[0201](3-1)集合体制作工序
[0202]准备12条蜂窝催化剂单元，在各蜂窝催化剂单元的垂直部配置垂直部件并以粘结剂固定，同时将各蜂窝催化剂单元向水平方向集合。接着，在各蜂窝催化剂单元的水平部配置水平部件并以粘结剂固定。
[0203]接着，反复进行在集合有各蜂窝催化剂单元的基础上集合蜂窝催化剂单元的步骤，以向水平方向排列12条、向垂直方向排列6条蜂窝催化剂单元的方式制作集合体。
[0204](3-2)集合体固定工序
[0205]准备2片大小为长度X宽度=984mmX 1000mm,厚度Imm的铁制板状部件，和2片长度X宽度=1958mmX 1000mm，厚度Imm的铁制板状部件，在蜂窝催化剂模块的与长边方向垂直的截面上，在成为蜂窝催化剂模块的外周的部分配置板状部件。即，在集合体的侧面配置板状部件。
[0206]接着，对各板状部件施加压力，以免相邻的纤维毯彼此之间产生间隙。之后，通过焊接连接各板状部件。
[0207]经以上工序制造了实施例1所涉及的蜂窝催化剂模块。
[0208]实施例1所涉及的蜂窝催化剂模块的与长边方向垂直的截面的长边的长度为1958mm,短边的长度为986mm。另外,蜂窝催化剂模块的长边方向的长度为1000mm。
【权利要求】
1.一种蜂窝催化剂模块，其特征在于， 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，且集合多个在外周形成有外周壁的蜂窝催化剂单元而成，相邻的蜂窝催化剂单元彼此之间的至少一部分存在由无机纤维构成的纤维毯。
2.根据权利要求1所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述纤维毯分为至少2个以上的部件。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述纤维毯配置于所述长边方向上的所述蜂窝催化剂单元的侧面的两端部。
4.根据权利要求3所述的蜂窝催化剂模块，其中， 配置于所述蜂窝催化剂单元的侧面的一侧端部上的纤维毯和配置于所述蜂窝催化剂单元的侧面的另一侧端部的纤维毯为不同的部件。
5.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述蜂窝催化剂单元的与所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。
6.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述间壁的厚度为0.05?2.5mm。
7.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述外周壁的厚度为0.05?3.0mm。
8.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述贯穿孔的间距为0.8?19mm。
9.根据权利要求1或2所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述蜂窝催化剂单元的平均气孔径为0.01?0.5 μ m。
10.根据权利要求5所述的蜂窝催化剂模块，其中， 所述蜂窝催化剂模块的与所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?100mm的长方形。
【文档编号】B01D53/56GK203916462SQ201420138772
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】成濑和也, 春日贵史, 吉村健 申请人:日本揖斐电株式会社