金属间化合物多孔基体复合滤芯元件及其制备方法_2

文档序号:8504734阅读:来源:国知局
防止催化活性物质中毒。在设置有膜层的情况下,该膜层的平均孔径最好以尽可能将炉气中的灰尘清除干净为目的来设定,而多孔复合体的平均孔径最好以在保证一定水平的过滤通量的前提下使SCR催化反应尽可能充分为目的来设定。
[0010]上述方法的专用工业炉气除尘脱硝一体化装置,包括设有进气口、排气口和排渣口的气体过滤装置,该气体过滤装置中安装有金属间化合物多孔基体复合滤芯元件,所述金属间化合物多孔基体复合滤芯元件是一种对工业炉气具有过滤除尘和SCR脱硝催化双重作用的功能元件,其具有平均孔径为I?200 μ m的多孔复合体,该多孔复合体包括:多孔基体,所述多孔基体由烧结金属多孔材料构成,该多孔基体中具有三维立体连通的网络孔隙;以及催化活性层,所述催化活性层附着于多孔基体的孔表面并由催化活性物质所构成。作为上述装置的一种改进,所述多孔复合体还包括位于多孔基体与催化活性层之间的中间层,所述中间层由在多孔基体上堆积的Al2O3纳米颗粒所构成,所述催化活性层通过该中间层附着于多孔基体孔表面。作为上述装置的又一改进,所述金属间化合物多孔基体复合滤芯元件还包括位于多孔复合体迎风面上并以烧结金属多孔材料为基体的膜层,该膜层的平均孔径为I?100 μπι且小于多孔复合体的平均孔径。
[0011]包括但不限于可在上述工业炉气除尘脱硝一体化处理方法中应用的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件,是一种对待过滤物质具有过滤除尘和反应催化双重作用的功能元件,其具有一多孔复合体,该多孔复合体包括多孔基体和催化活性层,所述多孔基体由多孔材料构成,所述催化活性层附着于多孔基体孔表面并由催化活性物质构成,所述多孔复合体还包括中间层,所述中间层由在多孔基体表面堆积的纳米颗粒所构成,所述催化活性层通过中间层附着于多孔基体孔表面,所述中间层由Al2O3构成。由于中间层是由在多孔基体表面堆积的纳米颗粒所构成的,因此中间层的表面比多孔基体的孔表面粗糙很多,由此大大提高了多孔基体的比表面积,以使多孔复合体中催化活性物质的含量和设置的均匀程度均可显著提高,提高催化反应率。
[0012]该金属间化合物多孔基体复合滤芯元件具体可以是一种对工业炉气具有过滤除尘和SCR脱硝催化双重作用的功能元件,所述多孔复合体的平均孔径为I?200 μ m,且所述多孔基体由烧结金属多孔材料构成,该多孔基体中具有三维立体连通的网络孔隙。其中,所述中间层由Al2O3纳米颗粒构成。所述催化活性层可以由V2O5构成,或以V2O5为主要成分,以WO3为辅助成分的混合物构成,或以WO 3和MoO 3为辅助成分的混合物构成。此外,该金属间化合物多孔基体复合滤芯元件进一步还可包括位于多孔复合体迎风面上并以烧结金属多孔材料为基体的膜层,该膜层的平均孔径为I?100 μπι且小于多孔复合体的平均孔径。
[0013]上述金属间化合物多孔基体复合滤芯元件的制备方法,包括以下步骤:1)制备多孔基体;2)配置作为中间层材料来源的溶胶,然后将所述溶胶浸渍到多孔基体中,再使多孔基体中的溶胶凝胶化,最后对附着所述凝胶的多孔基体进行热处理,使凝胶转变为纳米颗粒,进而形成中间层;3)配置催化活性物质前驱体溶液,再将所述前驱体溶液浸渍到附着中间层的多孔基体中,然后对附着有前驱体溶液的多孔基体进行热处理,在所述中间层上形成催化活性层。上述溶胶是由无机铝盐水解反应配制而成的溶胶。
[0014]所述金属间化合物多孔基体复合滤芯元件是一种对工业炉气具有过滤除尘和SCR脱硝催化双重作用的功能元件,所述多孔复合体的平均孔径为I?200 μ m,且所述多孔基体由烧结金属多孔材料构成,该多孔基体中具有三维立体连通的网络孔隙时,在所述步骤I)与步骤2)之间还可进一步设置以下附加步骤,即在多孔基体的迎风面上覆制膜液,然后对附着膜液的多孔基体进行烧结使膜液转变为膜层,该膜层的平均孔径为I?100 μπι且小于多孔复合体的平均孔径。
【附图说明】
[0015]图1为工业炉气除尘脱硝一体化处理方法用于燃煤电厂锅炉炉气处理时的工艺流程图。
[0016]图2为图1中工业炉气除尘脱硝一体化装置的原理图。
[0017]图3为本发明金属间化合物多孔基体复合滤芯元件的结构示意图。
[0018]图4为图3中A-A向剖视图。
[0019]图5为本发明实施例的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件制备时所使用的浸渍装置的结构示意图。
[0020]图6为本发明实施例的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件多孔基体的SEM照片(设置中间层前,100倍放大)。
[0021]图7为本发明实施例的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件多孔基体的SEM照片(设置中间层后,100倍放大)。
[0022]图8为本发明实施例的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件多孔基体的SEM照片(设置中间层前,500倍放大)。
[0023]图9为本发明实施例的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件多孔基体的SEM照片(设置中间层后,500倍放大)。
【具体实施方式】
[0024]图1示出了一种应用本发明的工业炉气除尘脱硝一体化处理方法的燃煤电厂锅炉炉气处理工艺流程。如图1所示,该燃煤电厂锅炉炉气处理工艺流程具体为:首先,用封闭的管道将燃煤电厂锅炉200排出的高温炉气通入除尘脱硝一体化装置100的进气口,同时向管道中的炉气中注入还原剂,例如氨水;然后,使混合有还原剂的炉气通过除尘脱硝一体化装置100中的金属间化合物多孔基体复合滤芯元件,从而在金属间化合物多孔基体复合滤芯元件的作用下同时进行炉气的气固过滤分离和SCR脱硝;之后,从所述除尘脱硝一体化装置100的排气口排出由金属间化合物多孔基体复合滤芯元件进行气固过滤分离和SCR脱硝后的气体,然后将该气体通向空预器300(即空气预热器)进行余热回收,空预器300排出的气体经过风机400后进入脱硫装置500进行脱硫处理后通过烟囱600排放。该燃煤电厂锅炉炉气处理工艺流程中位于除尘脱硝一体化装置100的后端没有其它除尘设备,燃煤电厂锅炉200炉气的除尘和脱硝仅靠除尘脱硝一体化装置100进行,简化了目前的燃煤电厂锅炉炉气处理工艺流程。
[0025]如图2所示,上述燃煤电厂锅炉炉气处理工艺流程中使用的工业炉气除尘脱硝一体化装置100可看作一个气体过滤装置,该气体过滤装置上设有进气口 Tl、排气口 T2、排渣口 T3,以及反吹介质进口 T4,所述进气口 Tl、排气口 T2、排渣口 T3、反吹介质进口 T4处分别设有控制阀K1、K2、K3、K4,气体过滤装置的外壳内安装有金属间化合物多孔基体复合滤芯元件110,该金属间化合物多孔基体复合滤芯元件110的存在使得气体过滤装置中形成了两个彼此之间经该金属间化合物多孔基体复合滤芯元件110隔离开来的空间。金属间化合物多孔基体复合滤芯元件110具体是一种对燃煤电厂锅炉炉气具有过滤除尘和SCR脱硝催化双重作用的功能元件,如图3、4所示,其具有平均孔径为I?200 μ m的多孔复合体111,该多孔复合体111包括:多孔基体111a,所述多孔基体Illa由烧结金属多孔材料构成,该多孔基体中具有三维立体连通的网络孔隙;催化活性层111c,所述催化活性层Illc附着于多孔基体Illa的孔表面并由催化活性物质所构成;以及位于多孔基体Illa与催化活性层Illc
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