〇. 7 mm，以及孔密度为1. 86孔/平方厘米)的蜂窝状整体结构的一个特定实 施例； 图10示出了根据本发明的具有细长六边形通道(其中，U/Ls比为（13. 87/3. 20)=4. 33， 细孔壁度厚度为〇. 7 mm，以及孔密度为2. 87孔/平方厘米)的蜂窝状整体结构的另一个特 定实施例； 图Ila示出了暴露于飞灰48小时之后的参考整体件的照片； 图Ilb示出了暴露于飞灰48小时之后的六边形整体件的照片； 图Ilc不出了整体件的正面开口面积为时间的函数的不图； 图12示出了采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。
【具体实施方式】
[0022] 本发明基于如下发现，即：对传质受限的反应而言，能够从与现有技术的反应器相 比具有修改的通道横向截面形状的多通道蜂窝状整体反应器获得改进的性能。
[0023] 根据本发明的蜂窝状通道结构具有为凸多边形的形状的横向截面形状，其中，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IVLs大于1.5。此限定排 除了现有技术的矩形形状的孔结构，但包括五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边 形和具有更多数量的角的多边形结构。
[0024] 在本发明的范围内，蜂窝状整体结构被限定为包括通过薄壁隔开的多个通道或孔 或通路的结构，所述多个通道或孔或通路沿着沿流体(例如，液体或气体）流过所述多个通 道或孔或通路的方向（纵向轴线/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。所述通道在两端都是打开的。
[0025] 在本发明的范围内，凸多边形被限定为其中所有的两个相邻壁之间的内角都在从 90°到180°的范围中的多边形，这与凹多边形形成对比，其中，两个相邻壁之间的内角中 的一个或多个低于90°。
[0026] 在本发明的范围内，孔直径比U/Ls被限定为孔的最长内直径（U)比最小内直径 (Ls)的比率，其中，两个直径都垂直于沿流体的流动方向从结构的入口端到出口端的共同 方向来测量，其中，两个直径都被测量为起点和终点处于限定所述孔的壁处的穿过所述孔 的重心的直线的长度。
[0027] 优选的是，蜂窝状整体结构中通道的全部或大多数具有相同的流阻(水力直径)。 通道中的大多数或大部分是指除在结构的外围的通道之外的通道中的大多数。这些通道中 的一些将包括如在图中能够看到的孔的部分。优选的是，孔中的大部分具有相同的横向截 面形状和尺寸，并且所有壁具有相同的厚度，然而，应认识到的是，当整体件中的壁中的一 些较厚时，可存在结构上的益处(增加机械强度)，或者横向截面形状的尺寸可沿着沿流体 流动方向从结构的入口端到出口端的共同方向变化。然而，所有通道在两端都必须是打开 的，并且通道中的全部或主要部分具有等于几乎相同的形状和相同的流阻(水力直径)。
[0028] 令人惊讶地，已发现通过根据本发明为通道截面选择细长的形状，与现有技术相 比，可以显著地降低压降，同时仍然维持或甚至提高了转化率。此外，由于这些通道设计的 增加的水力直径，与较大的总内角(所有内角的和）结合，发现：优于用于整体反应器的现有 技术，新的通道几何构型还能改进处理包含特定材料(高粉尘、飞灰、烟灰）的烟气，这是因 为新设计具有较少的粉尘沉积和较高的耐腐蚀性。
[0029] 为给定的壁厚度选择的对基本上等于孔的宽度的最长直径（U)的限制，一般将通 过整体结构所需的材料强度和结构属性来限定，即取决于为整体结构的壁选择的材料。对 基本上等于孔的高度的最小直径（Ls)的限制，一般将与气流中的任何特定材料的尺寸有关 联。
[0030] 根据本发明，提供了一种蜂窝状整体结构，其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结构的入 口端到出口端的共同方向平行地延伸，其中，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中的至少50%大于90°，并且其中，孔直径比 U/Ls大于1.5。这些通道在两端都是打开的。通道中的全部或主要部分具有等于几乎相同 的形状和相同的流阻(水力直径)。
[0031] 根据一个实施例，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。。
[0032] 根据一个实施例，所述凸多边形的所有的两个相邻壁之间的内角都大于90°。
[0033] 根据一个实施例，孔直径比1^/%为2或更多，更优选为2. 5或更多。根据一个实 施例，孔直径比U/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。原则上，孔直径比k/Ls能够具有超过1.5的任何值。然而，最大宽度通过细长通道 的可获得的稳定性和机械强度来确定，并且因此，通过制成壁的材料的选择、生产方法等来 确定。
[0034] 根据一个实施例，壁厚度范围在0. 01 mm与5 mm之间，优选为在0.1 mm与I. 5 mm 之间，最优选为在〇· 2 mm与I. I mm之间，包括边界值。
[0035] 根据一个实施例，Ls范围在0. 5 mm与20 mm之间，优选为在I mm与10 mm之间， 最优选为在2 mm与6 mm之间，包括边界值。
[0036] 根据一个实施例，Llj范围在0. 75 mm与200 mm之间，优选为在I. 5 mm与100 mm 之间，最优选为在6 mm与60 mm之间，包括边界值。
[0037] 根据一个实施例，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。图 3b中图示了五边形形状的示例，图3c中图示了六边形形状的示例。
[0038] 根据一个实施例，所述凸多边形以最紧密堆积的棋盘形布置。图5a示出了处于最 紧密堆积的六边形，并且图5b示出了处于最紧密堆积的五边形。使用最紧密堆积布置，正 面开口面积（OFA )被最大化。
[0039] 根据一个实施例，纵向狭槽也可具有一个或多个圆整的内角部。当截面多 边形中的内角部是圆整的时，圆角的曲率半径（Lk)是最小直径（Ls)的一半或更小，即 Lr < % Ls，如已在图4中针对左框和右框中的两个曲率半径示出的，在左框中1^为Ls的大约一半，在右框中LkK Ls小得多。优选地，所有内角部都是圆整的。在图6a中，示出 了具有12个内角部的细长凸多边形，而图6b示出了细长凸多边形，其中，角部已是圆整的， 使得获得了平滑的凸表面。图6c示出了处于交错配置中的具有圆角（al Ientoids )的细长 凸多边形。
[0040] 根据图9中示出的一个特定实施例，根据本发明的蜂窝状整体结构具有细长六边 形通道，其具有（9. 08/3. 20) = 2.84的k/Ls比、0.7 mm的孔壁厚度以及1.86孔/cm2的孔 密度。
[0041] 根据图10中示出的另一个特定实施例，根据本发明的蜂窝状整体结构具有细长 六边形通道，其具有（13.87/3.20) = 4. 33的Ivls比、0.7 mm的孔壁厚度以及2. 87孔/cm2的孔密度。
[0042] 根据本发明的新蜂窝状整体结构可以是催化剂，或用于一个或多个催化剂的载 体，或用于一个或多个非催化过程的固体（solid)，或用于在非催化过程中使用的一个或多 个化学品的载体。优选地，根据本发明的新蜂窝状整体结构可被用作氮氧化物的选择性催 化还原（SCR)中的催化剂。
[0043] 多个根据本发明的蜂窝状整体结构还可沿它们的共同流动方向堆叠，从而制成堆 叠结构反应器。
[0044] 根据本发明的蜂窝状结构能够使用对技术人员而言已知的任何合适的手段来生 产。特别地，生产根据本发明的蜂窝状结构的方法至少包括挤压成型步骤、切割步骤、干燥 步骤和烧制步骤。特别地，挤压成型步骤使用具有多个缝槽的挤压成型模，所述多个缝槽对 应于根据本发明的多边形孔的蜂窝状结构中孔壁布置的形状来布置。
[0045] 在挤压成型步骤中，首先，陶瓷原料粉末被制备成具有期望的组分。接着，预定量 的水、陶瓷粘合剂和其它添加物被添加到陶瓷材料并随后混合在一起，以便制作陶瓷坯料。 使用成型模挤压此陶瓷坯料，以产生根据本发明的多边形孔的蜂窝状结构。
[0046] 在切割步骤中，具有蜂窝状结构的成形体被切割成多个预定长度的部分。
[0047] 在烧制步骤中，将干燥的蜂窝状结构部分以预定的温度烧制，例如，针对给定的陶 瓷材料以1400°C烧制。在烧制步骤完成之后，产生本发明的多边形蜂窝状结构，如图2中所 不O
[0048] 可替代地，所述结构还能通过例如在WO 2012/032325 (Johnson Matthey PLC， 2012)中公开的加层制造制成。
[0049] 本发明现在将利用以下示例进一步说明，而不束缚于它。
[0050] 示例 示例1:转化率和压降属件的改讲（CFD仿直（计筧流体动力学）） 图7和图8示出了针对蜂窝状整体结构的相关示例的针对孔直径比（U/