一種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及尾氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種干式脫硫過濾器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有動(dòng)力強(qiáng)勁、熱效率高以及良好的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在載重汽車、工程機(jī)械、船舶等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。隨著柴油機(jī)的不斷增多，柴油機(jī)尾氣排放污染已經(jīng)成為環(huán)境污染的主要途徑，其中尾氣中氮氧化物已成為大氣環(huán)境的主要污染物之一。為了減少氮氧化合物的排放量，國(guó)家環(huán)?？偩种贫烁訃?yán)格的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中氮氧化合物的排放極限值。
[0003]柴油機(jī)在富氧燃燒條件下工作，其排放的尾氣中有較高的氧氣含量，因此傳統(tǒng)的三效催化劑不能有效地將氮氧化合物轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。因此開發(fā)了氮氧化合物儲(chǔ)存催化轉(zhuǎn)化器來除去柴油機(jī)尾氣中的氮氧化合物，這種氮氧化合物儲(chǔ)存催化劑主要由貴金屬、存儲(chǔ)組分和載體組成，如Pt/Ba0/Al203就是一個(gè)典型的催化劑。
[0004]然而，氮氧化合物儲(chǔ)存催化劑很容易受二氧化硫的侵蝕而中毒，這是因?yàn)閺臒崃W(xué)性質(zhì)上分析，BaSO4K BaNO 3更穩(wěn)定，當(dāng)有二氧化硫氣體的存在的情況下，存儲(chǔ)組分先吸收二氧化硫氣體，剩余的存儲(chǔ)組分才會(huì)吸收氮氧化合物，極大地降低了氮氧化合物的脫除量。而由于我國(guó)目前生產(chǎn)硫含量低的柴油的經(jīng)濟(jì)成本高，使得用于我國(guó)柴油機(jī)的普通柴油的硫含量高達(dá)350ppm，是歐洲柴油硫含量(1ppm)的35倍。因此我國(guó)柴油機(jī)排放的尾氣中有著較高濃度的二氧化硫，氮氧化合物儲(chǔ)存催化劑在高濃度二氧化硫的條件下嚴(yán)重失活，脫除尾氣中氮氧化合物的能力大大降低。
[0005]因此在我國(guó)急需開發(fā)一種干式脫硫過濾器來脫除柴油機(jī)尾氣中的二氧化硫，避免二氧化硫接觸到氮氧化合物儲(chǔ)存催化劑，從而來解決氮氧化合物儲(chǔ)存催化劑因二氧化硫中毒使脫除氮氧化合物的性能降低的問題。
[0006]目前，用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器主要由脫硫材料和載體組成。脫硫材料通常以涂料的形式涂覆在蜂窩狀的堇青石陶瓷載體上。在這種干式脫硫過濾器中，蜂窩狀的堇青石陶瓷載體占了大部分的體積而脫硫材料的體積卻很小，因此脫硫容量小并且空速大，單位質(zhì)量脫硫材料脫除二氧化硫的性能較低。另外，由于脫硫材料涂覆在載體上，脫硫器進(jìn)出口的壓降較大，使得柴油機(jī)的燃燒效率降低，動(dòng)力性能減弱。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器及其制備方法，用來解決目前的涂覆式干式脫硫過濾器中載體占據(jù)大部分體積，脫硫容量小，空速大，單位質(zhì)量脫硫材料脫除二氧化硫的性能較低，壓降大，柴油機(jī)的燃燒效率降低，動(dòng)力性能減弱等一系列問題。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0009]一種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器，其特征在于該干式脫硫過濾器是無(wú)載體的，厚度為0.1?5mm，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，由60?90%的脫硫材料、10?40%硅溶膠組成的多孔裝置，所述脫硫性能的材料選自堿金屬的氧化物、氫氧化物或者鹽類；其制備方法包括以下步驟:
[0010]a、將具有脫硫性能的材料、硅溶膠、羧甲基纖維素按質(zhì)量比為6-9:1-4:0.5混合并加入水，超聲使其混合均勻；
[0011]b、步驟a所得的混合物在5?50kN的壓力下壓實(shí)，通過擠壓模擠出并經(jīng)機(jī)械加工制成蜂窩孔結(jié)構(gòu)或三角形、四邊形、六邊形等多邊形孔結(jié)構(gòu)；
[0012]C、步驟b所得的壓實(shí)的多孔裝置在573K?873K的溫度下焙燒成型得到多孔的無(wú)載體干式脫硫過濾器。
[0013]所述堿金屬的氧化物、氫氧化物或者鹽類選自MnO2, Fe2O3, CaO, CaCO3, Ca(OH)2, MgCO3, K2CO3, Li2CO3等中的一種或一種以上。
[0014]所述硅溶膠作為粘合劑；羧甲基纖維素作為增稠劑；所述573K?873K的溫度下焙燒用于除去羧甲基纖維素。
[0015]與常規(guī)的涂覆式脫硫器相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0016]①本發(fā)明不需要載體，大部分體積為脫硫材料，脫硫容量顯著提高。
[0017]②過濾器兩端的壓降低，柴油機(jī)的燃燒效率提高，動(dòng)力性能增強(qiáng)。
[0018]③空速低，單位質(zhì)量脫硫過濾器的脫硫性能提高。
[0019]④由于羧甲基纖維素可形成高粘度的膠體或溶液，有乳化分散、增稠、粘著、賦形等特性，在制備過程中加入羧甲基纖維素和水后能夠形成高粘性的透明溶液，這種高粘性的溶液能夠?qū)⒎勰畹拿摿虿牧险辰Y(jié)在一起，這樣就能夠?qū)⒚摿虿牧虾苋菀椎貦C(jī)械加工成蜂窩孔結(jié)構(gòu)或三角形、四邊形、六邊形等多邊形孔結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
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[0020]圖1是本發(fā)明與常規(guī)脫硫過濾器的脫硫率隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0021]以下是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
[0022]實(shí)施例1:一種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器，厚度為0.5mm，由MnO2和粘合劑硅膠組成，其制備方法如下:
[0023]①將6g MnO2Ug硅膠和0.5g羧甲基纖維素相混合，然后加入3ml的水，在功率為10ff的超聲池中超聲使其混合均勻；加入水后的羧甲基纖維素形成了高粘度的透明溶液，將粉末狀的MnO2粘結(jié)在一起；
[0024]②將超聲后的混合物填裝在金屬器皿中擠壓，其中壓力為30kN ；
[0025]③用數(shù)控機(jī)床加工制成蜂窩孔的圓形狀。
[0026]④然后將其放入馬弗爐中723K焙燒成型，除去羧甲基纖維素，制得無(wú)載體脫硫過濾器。
[0027]圖1為本實(shí)施例的無(wú)載體脫硫過濾器與常規(guī)脫硫過濾器(將脫硫材料涂覆在蜂窩狀載體上)的脫硫率隨反應(yīng)時(shí)間的變化曲線圖。
[0028]從圖中可以看出4小時(shí)后無(wú)載體的脫硫過濾器比常規(guī)的脫硫過濾器的脫硫率大了十倍多，并且脫硫率變化不大，趨于穩(wěn)定。
[0029]實(shí)施例2:—種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器，厚度為0.1mm,由CaCO3和粘合劑硅膠組成，其制備方法如下:
[0030]①將18g CaCO3,2g硅膠和Ig羧甲基纖維素相混合，然后加入2ml的水，在功率為100W的超聲池中超聲使其混合均勻，加入水后的羧甲基纖維素形成了高粘度的透明溶液，將粉末狀的CaCO3粘結(jié)在一起；
[0031]②將超聲后的混合物填裝在金屬器皿中擠壓，其中壓力為50kN ；
[0032]③用數(shù)控機(jī)床加工制成三角形孔的圓形狀。
[0033]④然后將其放入馬弗爐中873K焙燒成型，除去羧甲基纖維素，制得無(wú)載體脫硫過濾器。
[0034]實(shí)施例3:—種用于柴油機(jī)尾氣的干式脫硫過濾器，厚度為5mm，由Mn02、Fe203和粘合劑硅膠組成，其制備方法如下:
[0035]①將20g Fe203、4g Mn02、16g硅膠和2g羧甲基纖維素相混合，然后加入5ml的水，在功率為100W的超聲池中超聲使其