專利名稱：用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬載體制備技術領域，涉及一種蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，具體 涉及一種適用于環(huán)保領域如機動車尾氣、固定源尾氣等廢氣排放控制領域所采 用的金屬絲網(wǎng)載體。
技術背景整體式催化載體是機動車尾氣、固定源尾氣排放等領域屮經(jīng)常采用的催化 劑載體，它由眾多規(guī)則的直通孔道組成，通道在軸向上相互平行。載體的這種 特殊通道結構，使蜂窩狀載體具有低壓力降，床層分布均勻，催化劑磨損小， 放大簡單等特點。目前，廣泛使用的整體式催化載體是陶瓷載體，但是陶瓷載 體機械強度低，易破碎，使用壽命短等，采用金屬載體可以克服上述不足。因 此，由金屬制成的載體己經(jīng)引起人們的廣泛關注。金屬載體相對于陶瓷載體，具有更高的比表面積，更小的排氣阻力與更高 的機械強度，并且金屬載體具有較低的比熱容，較高的熱導率，有利于增強催 化劑的起燃特性，提高催化劑在起燃范圍對廢氣的凈化效率。目前，整體式金屬載體的制備仍是沿用了正弦波峰窩狀結構，通過將波紋 箔帶與平箔帶疊合并巻繞而成，與整體式陶瓷載體相似，內(nèi)部仍為獨立的通道 結構，通道在徑向上沒有連通，氣體在通道內(nèi)部的流動形式主要是層流，這就 使得整體式催化載體界面之間的傳質(zhì)傳熱系數(shù)較低。而環(huán)境催化領域中的許多反應對催化劑的傳質(zhì)傳熱都要較高的要求，例如催化燃燒去除VOCs反應等。對于整體式催化劑，為了達到反應所需要的傳質(zhì)系數(shù)，則必須增加催化床層的 長度(增加投資成本)，從而也增加了流體阻力(增加動力成本)。另外，整體 式催化載體的不可滲透壁也阻擋了反應氣體徑向上的混合，特別是對于反應氣 體在進入反應器之前沒有充分混合。為了提高整體式金屬載體的傳質(zhì)傳熱特性，對載體內(nèi)部結構進行了大量的 研究和改進。典型的例子(一) Andrzej Koiodziej等人在Chemical Engineering and Processing 46 (2007) 637-648上發(fā)表"催化燃燒反應中短通道結構反應器設計和評價"[Short-channd structured reactor for catalytic combustion: Design and evaluation]。其方案是建立 載體性質(zhì)評價標準，通過這個標準對制造的短通道結構載體的性質(zhì)進行評價， 并將其與普通整體式金屬載體進行比較。優(yōu)點制造的短通道結構載體具有比 普通整體式金屬載體高1.5-4.0倍的傳質(zhì)效率。缺點盡管對金屬載體在結構上 進行改進，在一定程度上提高了載體的傳質(zhì)能力，但是仍沒有脫離使用金屬薄 板作為在材料的老路，由波紋狀金屬箔與平板狀金屬箔疊在一起而成，其孔道 都是獨立的，不可滲透性壁抑制了徑向傳質(zhì)。(二) 張正茂等人在中華人民共和國國家知識產(chǎn)權局發(fā)表的專利申請汽 車尾氣凈化器催化劑金屬載體及其制備方法[申請(專利)號200510024944.3; 公開(公告)號CN100357027C]。專利的方案是聚氨酯或聚醚泡沫塑料作為 基體，對其表面進行導電化處理，然后采用化學渡法或真空氣相沉積法涂覆碳 基導電涂料，利用電沉積法包覆鎳，最后在熱解爐中將泡沫塑料基體燃燒去除制備而成金屬載體。優(yōu)點制備的金屬載體具有三維網(wǎng)狀結構，較高的孔隙率。 缺點(1)金屬載體沒有規(guī)則的孔道，在一定程度上增加了載體的壓力降；(2)制備工藝復雜，對制造設備的要求較高。我們在以前的工作中，研究了蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，并已在中華人民共和 國國家知識產(chǎn)權局申請專利 一種具有氧化鋁涂層的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體及其制備方法[申請(專利)號200710010359.7;公開(公告)號CN101049577A]。 專利的方案是采用金屬絲網(wǎng)作為載體材料，將涂有氧化鋁涂層的平板狀金屬絲網(wǎng)和瓦楞狀金屬絲網(wǎng)交替堆積，并使瓦楞狀金屬絲網(wǎng)的層數(shù)比平板狀金屬絲網(wǎng)層數(shù)多一層，然后以條狀金屬絲網(wǎng)為殼體捆綁包裹成型。優(yōu)點制備的蜂窩 狀金屬具有徑向上傳質(zhì)和傳熱。缺點采用這種工藝只能制備橫截面為正方形 的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，并且成型工藝較復雜。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術問題是要克服現(xiàn)有整體式金屬載體技術中存在的不 足，提供一種用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體。 本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明提出的一種用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，由蜂窩狀芯體和 金屬絲網(wǎng)殼體組成；蜂窩狀芯體是由平板狀金屬絲網(wǎng)和波紋狀金屬絲網(wǎng)重疊巻 繞而成，采用金屬絲網(wǎng)為殼體，包裹蜂窩狀金屬芯體而構成蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載 體；殼體的連接部分采用點焊連接。本發(fā)明的進一歩改進是蜂窩狀芯體具有縱向通道，通道之間相互平行， 通道壁由多孔金屬絲網(wǎng)組成，通道在徑向上相互連通，構成載體內(nèi)部為三維通 透結構；蜂窩狀芯體和殼體為一體，殼體為平板狀金屬絲網(wǎng)包裹芯體而成，連 接部分采用點焊連接。本發(fā)明的另一種改進是蜂窩狀金屬絲網(wǎng)采用5-60目的不銹鋼金屬絲網(wǎng)制成，構成蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體芯體的波紋狀金屬絲網(wǎng)齒高為2.0 6.0 mm，齒間 距為2.0 10.0mm。本發(fā)明中載體的材料為不銹鋼金屬絲網(wǎng)，絲網(wǎng)的目數(shù)不能太大，當目數(shù)大 于60時，絲網(wǎng)的孔比較密集，加工成蜂窩狀金屬載體時，氣體在徑向上的流動 受到阻礙，不能充分發(fā)揮蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體的優(yōu)越性能，而且目數(shù)較大的絲 網(wǎng)采用較細的金屬絲加工，金屬絲網(wǎng)比較柔軟，導致加工的蜂窩狀金屬載體容 易變形。當目數(shù)小于5時，絲網(wǎng)的孔徑比較大，加工成金屬載體后，單位體積 中的比表面積降低。本發(fā)明的效果和益處是(1) 蜂窩狀金屬載體采用金屬絲網(wǎng)作為材料制備而成，使載體既具有如普通金 屬載體的直通通道而擁有較低壓力降的優(yōu)點，又因多孔的通道壁使載體具 有三維通透結構，增強了載體的傳質(zhì)傳熱系數(shù)，特別是在徑向上。(2) 蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體的通道壁是由多孔的金屬絲網(wǎng)構成，使載體內(nèi)部在徑 向上是相通的，這種結構使得反應氣體可以在載體內(nèi)部徑向自由流動，即 使反應器在進入催化劑之前沒有充分混合，也可以在橫截面處分布均勻。G)蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體具有較高的前端開口程度和幾何表面積，較低的壓力降。這有利于提高催化劑的轉化率。


圖1為蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體的斷面立體圖。圖2為蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體芯體的制備過程示意圖。圖中1蜂窩狀芯體；2平板狀金屬絲網(wǎng)；3波紋狀金屬絲網(wǎng)； 4金屬絲網(wǎng)殼體。
具體實施方式
下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發(fā)明的具體實施例。 實施例1根據(jù)此種方法，可以制備孔密度適中的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)1載體，滿足實驗 室的催化反應，汽車尾氣轉化器以及工業(yè)中小規(guī)模反應的需要。將目數(shù)為20的不銹鋼絲網(wǎng)壓軋成齒高為4.0mm，齒間距為5.0mm的波紋狀 而形成波紋狀金屬絲網(wǎng)3，然后將其與相同目數(shù)的平板狀金屬絲網(wǎng)2重疊巻繞， 制備橫截面為圓型的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體4。實施例2根據(jù)此種方法，根據(jù)此種方法，可以制備孔密度較小的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載 體，滿足實驗室的催化反應，汽車尾氣轉化器、工業(yè)中小規(guī)模反應以及光催化 轉化器的需要。將目數(shù)為60的不銹鋼絲網(wǎng)壓軋成齒高為2.0mm，齒間距為2.0mm的波紋狀 而形成波紋狀金屬絲網(wǎng)3，然后將其與相同目數(shù)的平板狀金屬絲網(wǎng)2重疊巻繞， 制備橫截面為跑道型的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體4。實施例3根據(jù)此種方法，可以制備體積較大的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體4，載體的孔密度 較小，適合高氣速、大流量的廢氣凈化，可以滿足工業(yè)生產(chǎn)中需要的大體積的 金屬載體的要求。將目數(shù)為5的不銹鋼絲網(wǎng)壓軋成齒高為6.0mm,齒間距為10.0mm的波紋狀 而形成波紋狀金屬絲網(wǎng)3，然后將其與相同目數(shù)的平板狀金屬絲網(wǎng)2重疊巻繞， 制備成橫截面為方形的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體4。
權利要求
1. 用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，由蜂窩狀芯體(1)和殼體(4)組成，其特征在于蜂窩狀芯體(1)是由平板狀金屬絲網(wǎng)(2)和波紋狀金屬絲網(wǎng)(3)重疊卷繞而成，采用金屬絲網(wǎng)為殼體(4)，包裹蜂窩狀芯體(1)而構成蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體；殼體(4)的連接部分采用點焊連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，其 特征在于蜂窩狀芯體(1)縱向為通道，通道之間相互平行，通 道壁由多孔金屬絲網(wǎng)組成，通道在徑向上相互連通，構成載體內(nèi) 部為三維通透結構。
3. 根據(jù)權利要求1所述的用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，其 特征在于蜂窩狀芯體(1)和殼體(4)為一體，殼體(4)為平板 狀金屬絲網(wǎng)(2)包裹蜂窩狀芯體(1)而成，連接部分采用點焊 連接。
4. 根據(jù)權利要求l、 2或3所述的用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載 體，其特征在于蜂窩狀金屬絲網(wǎng)采用5-60目的不銹鋼金屬絲網(wǎng)制 成。
5. 根據(jù)權利要求l、 2或3所述的用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載 體，其特征在于構成蜂窩狀芯體(1)的波紋狀金屬絲網(wǎng)(3) 齒高為2.0 6.0 mm，齒間距為2.0~10.0mm。
6. 根據(jù)權利要求l、 2或3所述的用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載 體，其特征在于蜂窩狀芯體(1)的橫截面為圓形、橢圓形、跑道 形或方形。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于凈化廢氣的蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，屬于金屬載體制備技術領域。其特征是由蜂窩狀芯體和金屬絲網(wǎng)殼體組成，平板狀金屬絲網(wǎng)和波紋狀金屬絲網(wǎng)重疊后卷繞成芯體，然后采用金屬絲網(wǎng)為殼體，包裹蜂窩狀金屬芯體而構成蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體；殼體的連接部分采用點焊連接；芯體與殼體為一體，接觸部分采用點焊連接。本發(fā)明的效果和益處是蜂窩狀金屬絲網(wǎng)載體，幾何表面積大，排氣阻力小，減少動力輸出，降低能耗；熱容量低，能搞提高催化劑的低溫活性；機械耐久性、抗震性以及抗熱沖擊性好。
文檔編號B01D53/94GK101274292SQ20081001136
公開日2008年10月1日 申請日期2008年5月9日 優(yōu)先權日2008年5月9日
發(fā)明者燮 全, 周云龍, 紅 孫, 趙慧敏, 碩 陳 申請人:大連理工大學