[發明專利]催化的陶瓷燭式過濾器和清潔尾氣或廢氣的方法

有效

• 申請號: 201580077976.1
• 申請日: 2015-03-20
• 公開（公告）號: CN107427771B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: F·卡斯特利諾;L·S·佩德森
• 申請（專利權）人: 托普索公司
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/94;F01N3/10;F01N3/20;F01N3/035;B01J35/00;B01J23/44;B01J23/648
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳小瑛;常雨軒

本發明涉及陶瓷燭式過濾器以及所述過濾器在除去工藝尾氣或發動機廢氣中存在的煙灰、灰分、金屬和金屬化合物形式的顆粒物質以及烴和氮氧化物中的用途，該過濾器包括至少布置在過濾器的分散側和/或壁內的組合的SCR和氧化催化劑；該組合的SCR和氧化催化劑包含鈀、釩氧化物和二氧化鈦。

本發明涉及陶瓷燭式過濾器和清潔尾氣或廢氣的方法。更具體地，本發明提供了一種催化的陶瓷燭式過濾器，其用于除去工藝氣體中的灰塵和顆粒物質以及工藝氣體中包含的有害組分。催化的陶瓷燭式過濾器特別用于清潔來自涉及燃燒的工業過程(如礦物、玻璃、水泥的生產、廢物焚燒)或來自燃煤鍋爐和發動機的工藝或原料氣體。

過濾器燭形式的陶瓷過濾器用于許多工業以從工藝氣體中除去顆粒物質。它們是可用的最有效類型的集塵器之一，并且可以對顆粒物的收集效率達到大于99％。過濾器可以由多種陶瓷材料(包括由堿金屬和堿土金屬硅酸鹽或鋁硅酸鹽制成的陶瓷纖維)制成。

陶瓷燭式過濾器的高顆粒去除效率部分是由于在燭式過濾器表面形成的灰塵餅，并且部分是由于燭式過濾器的組成和多孔性。為了提供足夠的過濾活性和經過濾器的可接受的低壓降，常規的陶瓷燭式過濾器的孔隙率為70-90％。這些過濾器的壁厚應在10-20mm范圍內，以獲得足夠的穩定性和機械強度。

含顆粒的工藝尾氣和發動機廢氣通常含有多種污染物，例如NO_x、揮發性有機化合物(VOC)、SO₂、CO、NH₃、二英和呋喃，其濃度必須根據當地法規來降低。為此，可以使用幾種常規方法。可以通過與催化劑接觸來有效地減少氣體污染物如NOx、VOC、二英和呋喃。特別地，基于釩氧化物的催化劑是通常使用的催化劑，其用于通過NOx與NH₃的選擇性還原來減少在靜態應用和汽車應用中的NOx。

該催化劑在烴(VOC)的氧化去除以及NOx通過與NH₃反應的選擇性催化還原(SCR)中都是有活性的。

與貴金屬催化劑(如Pd催化劑)相比，釩氧化物催化劑在CO₂形成中的選擇性較低，并且在氧化反應期間產生一定量的CO。CO不能通過與釩氧化物催化劑接觸而以可行的反應速率氧化成二氧化碳。

我們已經發現，當提供具有包含釩氧化物和鈀二者的催化劑的燭式過濾器時，造成了烴和煙灰的有效氧化，以及NOx的氨-SCR和氨和一氧化碳從過濾器的更低逸出。

根據這一發現，本發明提供了一種適用于除去工藝尾氣或發動機廢氣中存在的煙灰、灰分、金屬和金屬化合物形式的顆粒物質以及烴和氮氧化物的陶瓷燭式過濾器，該過濾器包括至少布置在過濾器的分散側和/或壁內的組合的SCR和氧化催化劑；該組合的SCR和氧化催化劑包含鈀、釩氧化物和二氧化鈦。

本文所用的術語“分散側”和“滲透側”分別是指過濾器朝向未過濾的廢氣的流動側，和朝向過濾的尾氣或廢氣的流動側。

本發明另外提供了一種用于除去工藝尾氣或發動機廢氣中存在的煙灰、灰分、金屬和金屬化合物形式的顆粒物質以及烴和氮氧化物的方法，該方法包括以下步驟：

提供含有含氮還原劑的工藝尾氣或發動機廢氣或添加含氮還原劑至尾氣或廢氣；

將尾氣或廢氣通過陶瓷燭式過濾器，并捕獲顆粒物質；

通過烴的氧化和通過氮氧化物與含氮還原劑的選擇性催化還原(SCR)來減少在至少一個顆粒過濾器上捕獲的顆粒物質中的煙灰量并減少尾氣或廢氣中的氮氧化物和烴的量，所述含氮還原劑與布置在過濾器的分散側和/或壁內的組合的SCR和氧化催化劑接觸，其中組合的SCR和氧化催化劑包含鈀、釩氧化物和二氧化鈦。

術語“釩氧化物”是指釩(II)氧化物(一氧化釩)，VO；或者釩(III)氧化物(三氧化二釩)，V₂O₃；或者釩(IV)氧化物(二氧化釩)，VO₂；或者釩(V)氧化物(五氧化二釩)，V₂O₅。