Ls)的一定范 围的与相等或提高的NO转化率结合的较低的压降，所述蜂窝状整体结构具有如图5a、图5b 和图6b中显示的孔的细长的六边形和五边形，具有与现有技术的基准正方形通道几何构 型(如图1和图3a中所示)相同的壁厚度，其用于将氮氧化物（NO)催化还原成元素氮和水。 内高度从基准正方形通道中的4. 2 mm减少到所述细长的六边形和五边形中的3. 2 mm(即， 减少了 25%)。能够看到，对于根据本发明的所有蜂窝状整体件，在大约2. 5的孔直径比（U/ Ls)处，与针对基准正方形通道几何构型的压降相比，压降大大降低，并且随孔直径比（U/ Ls)的值增大而进一步减小。此外，就基准正方形通道几何构型而言，NO转化率处于或接近 相同的水平（82%)。还能观察到，以压降为代价，利用蜂窝状整体结构能够比利用基准正方 形通道几何构型获得甚至更高的NO转化率，这对具有相对高的超压的系统而言可能是有 价值的。
[0051] 示例2: OFA增加/催化体积减Φ 针对示例1中的情况，会认识到附加的益处，其中，对于具有孔直径比（U/Ls)=2. 5的细 长六边形形状的通道，CFD仿真示出了压降的减少，同时维持类似的NO转化率。
[0052] 首先，当与现有技术的基准正方形通道的整体件(如图1中所示)相比较时，正面开 口面积（OFA)从73. 5%增加到76. 3%。OFA的增加减少了正面面积受高粉尘烟气的粉尘颗 粒撞击的量，从而减少了粉尘沉积和结垢的风险。同样，水力直径增加了 14%以及所有内角 从90°增加到120°，这又减少了粉尘沉积以及此外腐蚀的风险。
[0053] 其次，增加的OFA的另一个益处在于：蜂窝状整体件中催化剂的总体积减少了 7. 5%，当挤压根据本发明的蜂窝状整体结构时，这降低了材料成本。
[0054] 示例3:耐飞灰件 进行了试验以说明与整体件的不同几何构型有关的粉尘磨损性能。对以相同材料和 利用相同生产方法生产的整体件进行了比较研宄，其中，一个整体件具有拥有正方形通道 几何构型（Ls=4. 2 mm)的基准结构，并且一个整体件具有细长六边形通道几何构型（IV Ls=3. 2)。与结垢和磨损有关的试验在设备上执行，其中，含有固体飞灰颗粒的空气以相关 范围的空塔速度（superficial velocity)(在样品前面通常为大约5 m/s)从顶部进入通 过竖立的整体件样品。固体浓度是与燃煤电厂中的高粉尘应用有关的，即从10 g/Nm3至30 g/Nm3。在试验中使用的固体颗粒是通过燃煤电厂中的静电集尘器捕获的飞灰，通常被添加 到娃酸盐水泥（Portland cement)的飞灰。
[0055] 试验装置包括将干燥空气（露点在4°C)吹过电加热器的风扇、飞灰到喷射器的螺 旋加料器，其中，供给量通过整体件样品保持器后的衡器（weight cell)和旋风分离器来监 测。含有整体件样品的保持器带有具有必要长度的直壁以实现已通过CFD仿真验证的充分 发展的流。压降在样品保持器上测量，并且暴露的整体件通过重量测量和通过定期拍摄的 照片来监测。图像分析被用于监测参数，如不同整体件的正面开口面积或仅仅是堵塞的通 道数量。
[0056] 整体件的后分析测量堵塞的深度和整体件表面上结垢的量。结果被示出在图Ilc 中，其中，正面开口面积作为时间的函数示出。堵塞率随时间的推移是相当线性的。使用新 设计的正面开口面积较高，并且这给出了略微较低的堵塞。图I Ia和图I Ib示出了 48小时 之后的结果。
[0057] 示例4:在压降试骀台（rig)中测试的整体件的压降 对于通过整体件的压降的测量，整体件样品被安装在压降测试系统中。所述系统包括 三个部分：风扇、控制器和测量部分。风扇被用于获得一定范围的气流速率，这导致在整体 件样品前面的一定范围的空塔速度。在典型的运行中，整体件样品在管道中在0到10 m/s的范围中针对压降进行测试，所述管道一般具有15 cm乘以15 cm的大小，但能够根据要测 试的其整体件的大小而变化。整体件样品被放置在足够直以实现充分发展的流的测量管道 中。控制器被调整成实现预定的气体空塔速度。为了确认所述气体空塔速度，速度计探针 被插入位于整体件样品之前的取样孔中。静压力探针也被用于相同的取样孔中，以测量其 上游的静压力。下游静压力能够通过位于整体件样品之后的另一个取样孔来测量。压差能 够通过这两个静压力来决定。一般来说，利用多种气体流速来重复所述测量。
[0058] 图12示出了来自利用具有正方形或细长六边形的通道的整体件进行的压降试验 的结果。采用与示例1中所述的相同的结构和尺寸，但选择了两个孔直径比（U/Ls)2. 79和 4. 29用于六边形通道的测试。示图将压降示出为上文解释的气体空塔速度的函数。与常规 的基准正方形通道形状相比，结果从压降的角度确认了通过示例1中所述的CFD仿真发现 的细长六边形的结构上的益处。
【主权项】
1. 一种蜂窝状整体结构，特别是用于传质受限的过程中，其包括： 限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道沿着沿流体流动方向从所述结 构的入口端到出口端的共同方向平行地延伸，并且其中，所述通道在两端都是打开的， 其特征在于，多边形通道的横向截面具有凸多边形的形状，其中，所述凸多边形的两个 相邻壁之间的内角的至少50%大于90°，并且其中，孔直径比U/Ls (最长直径比最短直径） 大于1. 5,并且其中，所述通道的全部或主要部分具有相同的流阻。2. 根据权利要求1所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，所述凸多边形的两个相邻壁 之间的内角中的超过50%大于90 °。3. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，所述凸多边形的 所有的两个相邻壁之间的内角大于90°。4. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，所述孔直径比L^ Ls范围在2与10之间，优选为在2与6之间，并且最优选为在2. 5与4之间。5. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，所述壁厚度范围 在0? 01mm与5mm之间，优选为在0?Imm与I. 5mm之间，最优选为在0? 2mm与I.Imm 之间，包括边界值。6. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，最短直径Ls范围 在0? 5mm与20mm之间，优选为在Imm与10mm之间，最优选为在2mm与6mm之间，包 括边界值。7. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，最长直径Ll范围 在0. 75mm与200mm之间，优选为在I. 5mm与100mm之间，最优选为在6mm与60mm之 间，包括边界值。8. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，多边形通道的横 向截面具有五边形、六边形或八边形的形状。9. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，所述凸多边形以 最紧密堆积的棋盘形布置。10. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其通过陶瓷材料、特别是陶瓷 坯料的挤压制成。11. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，内角部中的至少 一个、优选为所有的内角部是圆整的。12. 根据权利要求10所述的蜂窝状整体结构，其特征在于，曲率半径LK大约等于最短 直径Ls的一半。13. 根据前述权利要求中任一项所述的蜂窝状整体结构，其用作催化剂，或用作用于一 个或多个催化剂的载体，或用作用于一个或多个非催化过程的固体，或用作用于在非催化 过程中使用的一个或多个化学品的载体。14. 根据权利要求13所述的蜂窝状整体结构，其用作氮氧化物的选择性催化还原 (SCR)中的催化剂。15. -种催化剂结构，包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的蜂窝状整体 结构，其中，孔具有五边形或六边形的形状。16. -种堆叠结构反应器，其特征在于，它包括多个根据前述权利要求中任一项所述的
【专利摘要】一种蜂窝状整体结构，特别是用于传质受限的过程中或用于氮氧化物的选择性催化还原（SCR）的过程中，其包括：限定多个多边形通道的多个孔壁，所述多个孔壁和通道沿着沿流体流动方向从结构的入口端到出口端的共同方向平行地延伸。多边形通道的横向截面具有凸细长多边形的形状，其中，凸多边形的两个相邻壁之间的内角中的至少50%大于90°，并且其中，孔直径比LL/LS大于1.5。
【IPC分类】F01N3/20, B01D53/90, C04B38/00, B01J35/04, F01N3/022, B01J20/28, B01D53/94, F01N3/28
【公开号】CN104936695
【申请号】CN201480006158
【发明人】D.瓦勒, K.I.斯考, S.B.欣, B.E.维格兰德
【申请人】亚拉国际有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2014年1月24日
【公告号】EP2948246A1, US20150336094, WO2014114739A1