[发明专利]催化剂过滤模块和包括催化剂过滤模块的催化剂过滤系统

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂过滤模块和包括该催化剂过滤模块的催化剂过滤系统。本发明的催化剂过滤模块和催化剂过滤系统通常用于气态流体中的气态成分的组合的颗粒移除和催化剂移除。这种应用的一个例子是从烟道或废气组合移除颗粒和氮氧化物。

背景技术

用于清洁烟道气体的过滤系统可见于美国专利US5,318,755A，其中蜂窝结构的屏蔽过滤元件与单独的催化剂元件一起容纳在壳体中。未净化气体首先穿过屏蔽过滤元件而进入清洁气体空间，然后从该清洁气体空间穿过催化剂元件，该催化剂元件同样为蜂窝结构。催化剂元件基本上与过滤元件共延。随后，清洁气体沿着与过滤元件和催化剂元件内的流动方向基本上平行的方向从壳体排出。

美国专利US6,863,868B1中已经提出了用于热气体过滤的为圆柱形滤棒形式的催化剂过滤模块和在过滤容器中包括该过滤模块的过滤系统。滤棒具有一体的烧结颗粒多孔本体，所述颗粒在其表面上涂覆有催化剂层。滤棒的上游或进给表面由多孔薄膜保持细粒覆盖。清洁气体积聚在滤棒中，并且从滤棒回到共用清洁气体空间中，从该清洁气体空间，清洁气体从系统的容器排出。

现有技术的为圆柱形一体滤棒形式的催化剂过滤模块通常由陶瓷材料制成。常规的催化剂陶瓷滤棒具有的长度通常为2m，或者有时甚至为3m，由于烧结陶瓷材料的机械特性和过滤系统操作期间的机械应力，而使得该长度不能够进一步增加。因此，单个滤棒的过滤面积受到限制，为了处理较大体积流量，需要数千个或数万个滤棒。为了容纳这样大数量的催化剂滤棒，需要非常大的过滤容器或并行操作的若干容器。

然而，热气体过滤应用中的体积流量的范围可能高达一百万m3/h或更大，这对于使用这样的常规催化剂陶瓷滤棒而言太高了。

发明内容

本发明的目的在于提供过滤模块，该过滤模块可以以高组装密度结合在过滤系统中。

通过根据权利要求1所述的过滤模块来解决这个问题。

本发明的催化剂过滤模块提供每体积的高过滤面积，并且可以容易地以高密度组装到过滤系统中。因此，本发明的催化剂过滤模块提供了用于非常高的体积流量的解决方案，同时，容纳该模块的过滤容器仍然具有经济上非常合理的尺寸。

催化剂过滤模块和包括该催化剂过滤模块的系统可以有利地用于经典的热气体过滤。其它的应用领域是：生物质气化，烧结厂和炼焦厂的废气清洁，发电厂和焚化炉的废气清洁，类似FCC（流体催化剂分馏）单元或化学过程中的精炼处理，水泥工业等。

本发明的催化剂过滤模块具有块状过滤元件、催化剂元件和清洁气体收集和排放装置。

过滤元件和催化剂元件基本上彼此共延。过滤元件在其上游或进给表面处接纳进给气体（例如烟道或热气体）。在过滤元件的块状本体的相对表面（在下文中，滤出物侧或排放表面）上，滤出物离开而由催化剂元件的上游表面接纳。

催化剂元件可以布置在过滤元件的滤出物侧处，在过滤元件和催化剂元件之间具有小的间隙。在其它优选实施例中，催化剂元件定位成与过滤元件直接接触，并且直接接纳滤出物以进行仍然包含在滤出物气体中的气态成分的催化处理。

清洁气体在催化剂元件的清洁气体表面处离开催化剂元件。当穿过过滤元件和催化剂元件时，气体的流动方向是大体上均匀的且线性的。

清洁气体收集和排放装置基本上延伸越过催化剂元件的整个清洁气体表面，并且从该清洁气体表面接纳清洁气体流。清洁气体收集和排放装置偏转，并且与催化剂元件的清洁气体表面的垂直方向成横向地引导清洁气体流。清洁气体通过在本发明的模块的侧表面处的开口离开本发明的模块。

由于这样的设计，过滤元件、催化剂元件和清洁气体收集和排放装置可以设置成非常紧凑的结构，并且以每体积大数量地安装在催化剂过滤系统的壳体或容器中。

本发明的催化剂过滤模块的过滤元件可以根据特定过滤应用的问题而从不同的设计中选择。

典型的设计包括薄膜、膜、片材、盘和蜂窝结构元件。

优选地，过滤元件由烧结陶瓷、金属或塑料材料制成。

过滤元件可以设计成一体的结构，或者设计成通过粘接、焊接或烧结而彼此附接的多个子单元（或者通过将子单元容纳在共用框架中）。

当需要大的过滤面积时，蜂窝结构的过滤元件是优选的。蜂窝结构的过滤元件通常具有共延且平行布置的多个未净化气体管道和滤出物管道，未净化气体管道在过滤元件的未净化气体侧或进给表面处开口，并且在过滤元件的滤出物侧或排放表面处闭合。滤出物管道在过滤元件的未净化气体侧处闭合，并且在滤出物侧处开口。未净化气体管道和滤出物管道通过多孔管状壁部分彼此分隔开。