专利名称：一种含nox废气的净化方法
技术领域：
本发明是涉及用于除去各种生产过程废气中含有氮氧化物NOx的方法，更具体是涉及用电晕放电和固体吸收剂联合的方式去除废气中含有的NOx净化方法。
氮氧化物NOx主要包括NO和NO2产生于燃料烧和各种生产加工过程，大量的氮氧化物排放是引起大气光化学雾和酸雨的主要原因之一。
一般地，目前NOx治理的主要方法有干法和湿法两种。其中干法有催化还原法和吸附法催化还原法是目前处理燃料废气的主要手段之一，但催化剂对运行条件要求较高，投资和运转费用较高，不适合低温排放源的应用；吸附法对NOx的脱除效率高，但因吸附剂容量有限，因而设备体积庞大，且再生耗能大。湿法是采用各种液体对NOx进行吸收，但对含NO较多的NOx，其处理效率较低，且废液需二次处理。
由脉冲放电和无声放电等产生的非平衡等离子技术作为一种新型的NOx废气治理技术，近年来得到各国研究者的广泛研究。研究发现用非平衡等离子技术能实现NOx的氧化和还原反应。一般在有氧化剂存在下主要发生氧化反应，而在还原剂存在下主要发生还原反应。但由于非平衡等离子化学反应难于控制，因此在处理实际气体时必须与其他方法联合使用。Yang等在EnvironmentalProgress 17(3)183-189，1998，报导了采用两段式，即先经非平衡等离子反应器使NOx中的NO被氧化为NO2后，再由吸收器吸收，以解决用液体吸收法对含NO较多的NOx处理效率较低的问题。该法虽然克服了NO难于吸收的问题，但其工艺依然复杂。也有报导采用水膜放电反应器如Mizuno A等IEEE-LAS Transac-tions 31(6)1463-1467，1995，但该法的实际应用面临的困难是由于水的蒸法导致能耗很大，并且被处理气体温度不能超过100℃和水的二次处理问题。
本发明的目的是在于设计和提供了一种非平衡等离子技术化学反应吸收器的方法，是采用电晕放电和固体吸收剂联合的方法以克服上述用非平衡等离子技术处理NOx的问题。
本发明的内容是在于提供用于气流中NOx净化方法，其特征是由电晕放电和固体吸收剂联合一体的反应吸收器组成，其中在电晕放电所需的两电极之间的一电极表面部分或全部覆盖有一定厚度的多孔性吸收材料，使被处理气体通过由吸收材料表面和另一放电电极组成的空间，使气流中的NO在电晕放电作用下被氧化为NO2，所生成的NO2与装在反应器内的固体吸收剂发生吸收反应被吸收，从而达到气体净化，吸收饱和后的吸收剂通过解吸反应后再生。
吸收过程的主要反应，以Mg(OH)2作吸收剂为例
解吸过程的主要反应在250～350℃范围
本发明所采用的电晕放电反应吸收器的结构形式可以是线—筒、线—板式和针—板式，电极材料包括普通导电材料、两电极的距离为10～100mm。
本发明所采用电晕放电的供电方式包括交流和脉冲，其中交流供电的电压为5K～100KV、频率为20～50KHz脉冲供电的电压为±5K～±150KV，脉冲重复频率为10～2KHz。
本发明所采用的电晕放电反应吸收器内作为固体吸收剂的包括钙、镁或锌的氧化物、氢氧化物和碳酸盐及相应矿物。另外也可在吸收剂材料中添加一定量的一元或多元具有催化活性的过渡金属如钒、钛、锰、铬、铜、镍、钛和铁的氧化物或贵金属铂、铑、钯作为辅助材料以加强反应。吸收剂的载体材料可以是氧化铝、氧化硅和二氧化钛。
固体吸收剂与电极的结合方式可以是直接涂装成型和预先成型后组装，径向吸收剂高度一般为1～30m，视反应器大小及负荷大小设定。电晕放电反应吸收器反应器的工作温度可为室温～200℃，一般以小于100℃为宜。气体在反应器内的停留时间为2～5s。
吸收剂解吸再生是通过对吸收剂加热脱吸反应后再生的，加热的方式可以是用装在反应器内的电热丝加热和热气流加热。解吸温度为250～700℃，视采用的吸收剂不同而变化。解吸可在氮气、空气和水蒸气中进行，可回收解吸后的NOx，也可在氮气中加入还原气体，如氨气和轻烃等，经电晕放电或催化剂存在下把脱吸后的气体还原为氮气。
装置可以由上述的反应吸收器多个串联和并联组成交替工作。
本发明的优点和积极效果采用电晕放电和固体吸收剂组合的方式，使NO在电晕放电作用下被氧化为NO2，同时被装在反应器内的该多孔性吸收材料现场吸收，从而引导反应朝着生成NO2的方向进行，防止了NO2在电晕下再分解为NO的可能性。从而提高了反应效率，进而提高了能源利用效率。同时在电晕放电作用下固体吸收剂对NO2的吸收过程也得到了增强，并最后使反应进行完全。实验结果表明，在相同条件下采用电晕放电吸收反应器结构比采用无吸收剂的电晕反应器，NOx的去除率提高了40～70％；比两段式即先经电晕放电，后用同样的固体吸收剂固体床吸收，NOx的去除率提高了30～40％。吸收饱和后的吸收剂通过解吸反应后再生，可回收解吸后的NOx，也可把解吸后的气体分解为氮气，无废液废水产生。
图1为一种线—筒式电晕放电吸收反应器结构图。
下面结合附图对本发明的实施例作进一步描述实验装置采用图1所示的线—筒式电晕放电吸收反应器，其标号为1、进气口，2、电晕电极引出线接电源端，3、绝缘子，4、连接法兰，5、电晕线电极，6、筒体兼作电极，7、多孔吸材料，8、电热丝，9、连接法兰，10、排气口。筒内径为26mm、筒内壁的吸收层厚度约为2mm，由氢氧化镁95％和五氧化二钒5％的浆液直接涂装在筒电极内壁的表面，在110℃下烘干成型。电晕电极采用0.5mm不锈钢丝，有效放电长度为250mm。电源采用旋转火花隙开关型正脉冲电源。
实验条件为电源参数脉冲电压22KV、脉冲频率60Hz、功率18W气体流量2000ml/min气体成分N2.75％；O212％；H2O 8％；CO24％实验结果吸收过程
解吸过程在280℃的氮气中进行。
权利要求
1.一种含NOx废气的净化方法，其特征是由电晕放电和固体吸收剂联合一体的反应吸收器组成，其中在电晕放电所需的两电极之间的一电极表面部分或全部覆盖有一定厚度的多孔性吸收材料，使被处理气体通过由吸收材料表面和另一放电电极组成的空间，使气流中的NO在电晕放电作用下被氧化为NO2，所生成的NO2与装在反应器内的固体吸收剂发生吸收反应被吸收，从而达到气体净化吸收，饱和后的吸收剂通过解吸反应后再生。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于电晕放电的供电方法包括交流和脉冲。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于固体吸收剂包括钙、镁或锌的氧化物、氢氧化物和碳酸盐及相应矿物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于固体吸收剂中可以添加一定量的一元或多元具有催化活性的过渡金属如钒、钛、锰、铬、铜、镍、钛和铁的氧化物或贵金属铂、铑、钯作为辅助材料以加强反应。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于吸收剂解吸再生是对吸收剂加热脱吸反应后再生、加热的方式可以是用装在反应器内的电热丝加热和热气流加热。
全文摘要
一种由电晕放电和固体吸收剂联合组成的化学反应吸收方法,用于燃料燃烧和生产过程产生的NOx的净化。该方法的处理过程是把含有NOx的气体导入由电晕放电和固体吸收剂组成的反应吸收器,在电晕放电等离子体的作用下,使NO被氧化为NO
文档编号B01D53/86GK1275425SQ00116408
公开日2000年12月6日 申请日期2000年6月8日 优先权日2000年6月8日
发明者黄立维 申请人:黄立维