一种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置的制造方法_2

文档序号:10145741阅读:来源:国知局
果:
[0027]1.本装置采用了电化学质子膜强化解水制氢技术,能提供充足的还原性气体-氢气,降低了投资和运行费用。
[0028]2.本装置在烟气进气口设置有烟气分散器,在氢气口设置有氢气分散器,大大增加了烟气与氢气和催化剂的接触面积,烟气净化效率高。
[0029]3.本装置通过使用多重催化剂,在吸收烟气S02、叫以及C0 2的同时,将烟气转化为硫磺和甲醇,转化效率达到95%,产物回收再利用效果好。
[0030]4.本装置实现了混合烟气的一体化催化吸收反应,集脱硫、脱硝与固碳反应为一体,占地面积小,结构简单,为工业烟气处理提供了方便。
[0031]因此,本装置具有结构简单、占地面积小、投资和运行费用低、烟气净化效率高和产物回收再利用效果好的特点。
【附图说明】
[0032]图1为本实用新型的一种结构示意图;
[0033]图2为图1的A-A向放大示意图;
[0034]图3为图1和图2中条形槽板(19)的截面放大示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明,并非对其保护范围的限制。
[0036]实施例1
[0037]—种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置。如图1所示,所述装置由催化反应吸收塔和电解反应器组成,催化反应吸收塔的下端和电解反应器的上端同中心线连接为整体。
[0038]催化反应吸收塔的结构如图1所示:顶盖29和塔身5通过法兰同中心线固定连接,顶盖29的纵截面呈圆弧状,顶盖29的中心位置处设有排气口 1。
[0039]塔身5的结构如图1所示:塔身壳体27为空心圆柱体,塔身壳体27的高度和外径比为3: 1-4: 1。在塔身壳体27内,从上端到靠近下端处依次设有挡板28、第一脱硫脱硝催化剂填料层2、上承接板26、固碳催化剂填料层3、中承接板25、第二脱硫脱硝催化剂填料层4、下承接板24、固液分离器23、烟气分散器6和氢气分散器7。
[0040]其中:挡板28与上承接板26间的距离、上承接板26与中承接板25间的距离和中承接板25与下承接板24间的距离相等,第一脱硫脱硝催化剂填料层2、固碳催化剂填料层3和第二脱硫脱硝催化剂填料层4的填料填充率为0.9~1倍。固液分离器23为斜面设置,固液分离器23与水平面的夹角为15~20°,固液分离器23与塔身壳体27的内壁固定连接。塔身壳体27的一侧开有固体产物排出口 22,所述塔身壳体27的一侧为与固液分离器23的斜面最低位置相同的一侧,固体产物排出口 22紧贴固液分离器23的上斜面。在塔身壳体27的另一侧开有烟气进气口 8,烟气进气口 8位于烟气分散器6和氢气分散器7之间。烟气分散器6的上平面到下承接板24的下平面间的距离为塔身壳体27内径的0.3-0.4倍,氢气分散器7的上平面到烟气分散器6的下平面间的距离为塔身壳体27内径的0.2-0.3倍。
[0041]所述电解反应器的结构如图1所示:电解反应器壳体18为圆筒状,电解反应器壳体18外径与塔身壳体27的外径相等,电解反应器壳体18的高度与外径之比为1.1:1-1.2: 1。电解反应器壳体18最上端设有引流板10,引流板10为斜面设置,引流板10与水平面的夹角为15~20°。在引流板10开有氢气口 9,氢气口 9位于引流板10斜面的最高处。电解反应器壳体18的一侧开有液体产物排出口 21和氧气排出口 20,所述电解反应器壳体18的一侧为与引流板10的斜面最低位置相同的一侧,液体产物排出口 21紧贴引流板10上斜面,氧气排出口 20紧贴引流板10下斜面。
[0042]如图1所示,电解反应器壳体18内设有电解反应室,电解反应室位于电解反应器壳体18的下部,在电解反应器壳体18的底部与电解反应室的底部之间开有进液口 16。电解反应室为箱体状,箱体顶板、箱体底板、箱体前侧板和箱体后侧板的内壁均匀地开有11个插槽,每个插槽呈“ 口 ”字状,每个插槽所在的平面与箱体的左侧板平行。在顺序号为偶数的插槽中均嵌有质子膜13,顺序号为1、5、9的插槽中嵌入阳极板14,其余插槽均嵌有阴极板12。箱体底板和箱体顶板的插槽间均匀地开有一排小孔,每排小孔为12个,小孔孔径为8mm。如图1和图2所示,箱体顶板的上平面固定有3个条形槽板19,所述条形槽板19的两端封闭;如图3所示,固定时每个条形槽板19的槽口朝下,如图1和图2所示,阴极板12两侧的气孔位于条形槽板19的槽口内。条形槽板19间相通,氢气管道11的一端与条形槽板19相通,氢气管道11的另一端与氢气口 9相通。
[0043]所述阳极板14通过正极导线17与电池的正极连接,所述阴极板12通过负极导线15与电池的负极连接。
[0044]所述挡板28的厚度为l~3cm,挡板28的外径与塔身壳体27的内径相等;挡板28开有小孔,所述小孔的孔径为l~3mm,开孔率为45~65% ;所述挡板28与上承接板26、中承接板25和下承接板24相同。
[0045]所述第一脱硫脱硝催化剂填料层2的填料为活性炭、Cu/Mg/Al催化剂、Cu0/A1203催化剂和CoMo/A1203催化剂中的一种以上,粒径为4~6mm。
[0046]所述固碳催化剂填料层3的填料为Cu/A1203催化剂和CuO/ZnO/ΑΙ 203催化剂中的一种或两种,粒径为4~6mm。
[0047]所述第二脱硫脱硝催化剂填料层4的填料为活性炭、Cu/Mg/Al催化剂、Cu0/A1203催化剂和CoMo/A1203催化剂中的一种以上,粒径为4~6mm。
[0048]所述固液分离器23由不锈钢圈和过滤网布组成,不锈钢圈呈椭圆形,过滤网布固定在不锈钢圈上,过滤网布的材质为聚丙烯或尼龙,孔径为0.045-0.15mm。
[0049]所述烟气分散器6的厚度为5~15cm,烟气分散器6开有小孔,所述小孔的孔径为1~5_,开孔率为30~50%。
[0050]所述氢气分散器7的厚度为5~15cm,氢气分散器7开有小孔,所述小孔的孔径为3~5_,开孔率为50~70%。
[0051]所述质子膜13的材料为纳米碳纤维材料。
[0052]实施例2
[0053]—种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置。除下述技术参数外其余同实施例1:
[0054]塔身壳体27的高度和外径比为4: 1-5: 1。
[0055]电解反应器壳体18的高度与外径之比为1.2: 1-1.3: 1。
[0056]电解反应室为箱体状,箱体顶板、箱体底板、箱体前侧板和箱体后侧板的内壁均匀地开有15个插槽,每个插槽呈“ 口 ”字状,每个插槽所在的平面与箱体的左侧板平行。在顺序号为偶数的插槽中均嵌有质子膜13,顺序号为1、5、9、13的插槽中嵌入阳极板(14),其余插槽均嵌有阴极板12。箱体底板和箱体顶板的插槽间均匀地开有一排小孔,每排小孔为13-30个,小孔孔径为5~8mm。箱体顶板的上平面设有4个条形槽板19。
[0057]实施例3
[0058]—种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置。除下述技术参数外其余同实施例2:
[0059]电解反应室为箱体状,箱体顶板、箱体底板、箱体前侧板和箱体后侧板的内壁均匀地开有19个插槽,每个插槽呈“ 口 ”字状,每个插槽所在的平面与箱体的左侧板平行。在顺序号为偶数的插槽中均嵌有质子膜13,顺序号为1、5、9、13、17的插槽中嵌入阳极板14,其余插槽均嵌有阴极板12。箱体顶板的上平面设有5个条形槽板19。
[0060]本装置能对混合烟气中的S02、N0#P CO2进行净化,还能对产物中的硫磺和甲醇资源回收利用。其具体步骤如下:
[0061]步骤一,通过本装置的进液口 16,先将水栗入电解反应器中,电解反应器中的电压为2.2V?3.5V,再开启氧气排出口 20的阀门和氢气口 9的阀门。电解反应开始,水在电场作用下,分解出H+和OH,0H在阳极发生氧化反应生成0 2,02通过阳极板14两侧的小孔从电解反应室进入到电解反应器壳体18,再通过氧气排出口 20排出;H+则由阳极穿
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