[發明專利]催化劑負載骨架、單元及其制備方法、催化燃燒反應系統

有效

• 申請號: 202210838179.2
• 申請日: 2022-07-18
• 公開（公告）號: CN114904589B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 聶百勝;孔繁蓓;柳先鋒;李祥春;侯亞男;孟筠青;竹濤
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學（北京）;重慶大學
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J35/06;B01J37/02;B01J35/02;B01J35/10;B01J23/89;B01J23/44;B01J37/34;F23G7/07
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 孫玲

本發明公開一種催化劑負載骨架，包括層疊排布的若干長方體板和支撐骨架，任意一長方體板的板面和支撐骨架的表面均負載催化劑，從而增大了催化劑的負載表面積；同時，長方體板的多層層疊排布結構，能夠將反應管道內的有限空間切分成數個不同區域，進一步增大氣體與催化劑的反應面積。本發明還提出了包含上述催化劑負載骨架的催化劑單元及該催化劑單元的制備方法，極薄的催化劑膜厚度能夠使催化燃燒反應發生時產生的熱量積聚在骨架上表面，從而在局部范圍內產生極大的溫度差，實現室溫溫度下的乏風瓦斯等廢氣的催化氧化。本發明還提出一種催化燃燒反應系統，可有效提高廢氣的處理量。

技術領域

本發明涉及催化燃燒技術領域，特別是涉及催化劑載體、催化劑單元、催化劑單元制備方法以及催化燃燒反應系統。

背景技術

催化燃燒是一種能夠高效回收利用乏風瓦斯等廢氣的處理方法，它可以在較低溫度下實現乏風瓦斯等廢氣的氧化，同時減少處理過程中的NO_x和CO等污染物氣體的排放。將微納加工技術與催化燃燒技術結合發展出來一種全新的能源技術，能夠克服常規催化燃燒技術所存在的加工難、材料浪費、熱損耗等技術難題。該方法采用微納加工技術，在納米尺度下通過納米催化劑薄膜將化學能轉化為熱能，從而在局部范圍內產生極大的溫度差，實現室溫溫度下乏風瓦斯等廢氣的催化氧化。

然而，目前的納米催化燃燒反應系統中，納米催化劑薄膜的負載骨架為小尺寸單晶n-Si(100)薄片，反應室尺寸為8 cm×3.5 cm×0.5 cm，混合氣體流量為3 mL/min~15mL/min，普遍存在可負載催化劑面積小，催化劑易受燃燒反應影響導致失活，可處理廢氣流量有限，不能用于工業化大規模處理等弊端。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種催化劑負載骨架，以主要解決現有納米催化劑薄膜負載骨架所存在的可負載催化劑面積小的問題。為實現上述目的，本發明提供一種催化劑負載骨架，包括：

若干長方體板，所述若干長方體板層疊排布形成層疊體，且任意相鄰兩所述長方體板之間均間隔布置，任意一所述長方體板的板面均用于負載催化劑，且任意兩塊所述長方體板的長度均相同；

支撐骨架，所述支撐骨架的表面用于負載催化劑；所述層疊體的兩端均設置有所述支撐骨架，且任意一所述長方體板均與所述支撐骨架連接。

可選的，任意相鄰兩所述長方體板之間的間隔均相同。

可選的，所有所述長方體板層疊排布形成圓柱狀層疊體，其中，任意一所述長方體板的厚度均為1mm，任意相鄰兩所述長方體板之間的布置間隔均為1mm，所述長方體板的寬度滿足以下三種情況之一，其中：

情況一、距離所述圓柱狀層疊體的軸線的距離為D=Y/2-2n+1 mm的所述長方體板的板寬為mm，其中，n為所述長方體板所在的層數，其由所述圓柱狀層疊體的外側向所述圓柱狀層疊體的軸線依次計數，n為為大于等于1且小于等于Y/4的整數，Y為所述圓柱狀層疊體的外圓輪廓面的直徑，且Y與Y/2均為偶數；

情況二、距離所述圓柱狀層疊體的軸線的距離為D=Y/2-2n mm的所述長方體板的板寬為mm，其中，n為所述長方體板所在的層數，其由所述圓柱狀層疊體的外側向所述圓柱狀層疊體的軸線依次計數，n為大于等于1且小于等于Y/4的整數，Y為所述圓柱狀層疊體的外圓輪廓面的直徑，且Y為偶數，Y/2為奇數；

情況三、距離所述圓柱狀層疊體的軸線的距離為D=Y/2-2n+1/2 mm的所述長方體板的板寬為 mm，其中，n為所述長方體板所在的層數，其由所述圓柱狀層疊體的外側向所述圓柱狀層疊體的軸線依次計數，n為大于等于1且小于等于Y/4的整數，Y為所述圓柱狀層疊體的外圓輪廓面的直徑，且Y為奇數。

可選的，所述支撐骨架為橢圓狀板，所述橢圓狀板的長軸長度為2Y mm，短軸長度為 mm，其中，Y為所述圓柱狀層疊體的外圓輪廓面的直徑；所述橢圓狀板與所述圓柱狀層疊體同軸布置；所述支撐骨架的頂部設置有用于與反應管道連接的連接部。