[发明专利]用于净化废气的蜂窝状金属丝网载体

说明书

技术领域

本发明属于金属载体制备技术领域，涉及一种蜂窝状金属丝网载体，具体涉及一种适用于环保领域如机动车尾气、固定源尾气等废气排放控制领域所采用的金属丝网载体。

背景技术

整体式催化载体是机动车尾气、固定源尾气排放等领域中经常采用的催化剂载体，它由众多规则的直通孔道组成，通道在轴向上相互平行。载体的这种特殊通道结构，使蜂窝状载体具有低压力降，床层分布均匀，催化剂磨损小，放大简单等特点。目前，广泛使用的整体式催化载体是陶瓷载体，但是陶瓷载体机械强度低，易破碎，使用寿命短等，采用金属载体可以克服上述不足。因此，由金属制成的载体已经引起人们的广泛关注。

金属载体相对于陶瓷载体，具有更高的比表面积，更小的排气阻力与更高的机械强度，并且金属载体具有较低的比热容，较高的热导率，有利于增强催化剂的起燃特性，提高催化剂在起燃范围对废气的净化效率。

目前，整体式金属载体的制备仍是沿用了正弦波蜂窝状结构，通过将波纹箔带与平箔带叠合并卷绕而成，与整体式陶瓷载体相似，内部仍为独立的通道结构，通道在径向上没有连通，气体在通道内部的流动形式主要是层流，这就使得整体式催化载体界面之间的传质传热系数较低。而环境催化领域中的许多反应对催化剂的传质传热都要较高的要求，例如催化燃烧去除VOCs反应等。对于整体式催化剂，为了达到反应所需要的传质系数，则必须增加催化床层的长度(增加投资成本)，从而也增加了流体阻力(增加动力成本)。另外，整体式催化载体的不可渗透壁也阻挡了反应气体径向上的混合，特别是对于反应气体在进入反应器之前没有充分混合。

为了提高整体式金属载体的传质传热特性，对载体内部结构进行了大量的研究和改进。典型的例子：

(一)Andrzej Kolodziej等人在Chemical Engineering and Processing 46(2007)637-648上发表“催化燃烧反应中短通道结构反应器：设计和评价”[Short-channelstructured reactor for catalytic combustion：Design and evaluation]。其方案是：建立载体性质评价标准，通过这个标准对制造的短通道结构载体的性质进行评价，并将其与普通整体式金属载体进行比较。优点：制造的短通道结构载体具有比普通整体式金属载体高1.5-4.0倍的传质效率。缺点：尽管对金属载体在结构上进行改进，在一定程度上提高了载体的传质能力，但是仍没有脱离使用金属薄板作为在材料的老路，由波纹状金属箔与平板状金属箔叠在一起而成，其孔道都是独立的，不可渗透性壁抑制了径向传质。

(二)张正茂等人在中华人民共和国国家知识产权局发表的专利申请：汽车尾气净化器催化剂金属载体及其制备方法[申请(专利)号：200510024944.3；公开(公告)号：CN100357027C]。专利的方案是：聚氨酯或聚醚泡沫塑料作为基体，对其表面进行导电化处理，然后采用化学渡法或真空气相沉积法涂覆碳基导电涂料，利用电沉积法包覆镍，最后在热解炉中将泡沫塑料基体燃烧去除制备而成金属载体。优点：制备的金属载体具有三维网状结构，较高的孔隙率。缺点：(1)金属载体没有规则的孔道，在一定程度上增加了载体的压力降；(2)制备工艺复杂，对制造设备的要求较高。

我们在以前的工作中，研究了蜂窝状金属丝网载体，并已在中华人民共和国国家知识产权局申请专利：一种具有氧化铝涂层的蜂窝状金属丝网载体及其制备方法[申请(专利)号：200710010359.7；公开(公告)号：CN101049577A]。专利的方案是：采用金属丝网作为载体材料，将涂有氧化铝涂层的平板状金属丝网和瓦楞状金属丝网交替堆积，并使瓦楞状金属丝网的层数比平板状金属丝网层数多一层，然后以条状金属丝网为壳体捆绑包裹成型。优点：制备的蜂窝状金属具有径向上传质和传热。缺点：采用这种工艺只能制备横截面为正方形的蜂窝状金属丝网载体，并且成型工艺较复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要克服现有整体式金属载体技术中存在的不足，提供一种用于净化废气的蜂窝状金属丝网载体。

本发明的技术方案如下：

本发明提出的一种用于净化废气的蜂窝状金属丝网载体，由蜂窝状芯体和金属丝网壳体组成；蜂窝状芯体是由平板状金属丝网和波纹状金属丝网重叠卷绕而成，采用金属丝网为壳体，包裹蜂窝状金属芯体而构成蜂窝状金属丝网载体；壳体的连接部分采用点焊连接。