过质子膜13迀移到阴极发生还原反应，与电子结合生成H2，H2通过阴极板12两侧的小孔进入条形槽板19内，再经过氢气管道11通过氢气分散器7进入催化反应吸收塔。
[0062]步骤二，当比进入催化反应吸收塔时，开启烟气进气口 8的阀门，通过阀门调节烟气的进气浓度，将经过脱氧预处理后的烟气送入催化反应吸收塔中。脱氧预处理后的烟气经过烟气分散器6分散后依次通过第二脱硫脱硝催化剂填料层4、固碳催化剂填料层3和第一脱硫脱硝催化剂填料层2，使其和各个填料层中的催化剂充分接触，进行脱硫、脱硝和固碳反应，得到硫磺、氮气和甲醇。
[0063]步骤三，对烟气净化后的产物进行收集处理。脱硝反应产生的氮气通过排气口 1排出；脱硫反应生成的硫磺滞留在固液分离器23的过滤网布上，由固体产物排出口 22排出收集；固碳反应生成的甲醇通过液体产物排出口 21收集作为燃料利用。
[0064]本【具体实施方式】与现有技术相比具有以下积极效果:
[0065]1.本装置采用了质子膜电解水制氢技术，能提供充足的还原性气体-氢气，降低了投资和运行费用。
[0066]2.本装置在烟气进气口 8设置有烟气分散器6，在氢气口 9设置有氢气分散器7，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。
[0067]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。
[0068]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。
[0069]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。
【主权项】
1.一种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于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； 催化反应吸收塔的结构是: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); 塔身(5)的结构是: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: 1-5: 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); 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⑶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； 所述电解反应器的结构是: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: 1-1.3:1 ;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； 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个或15个或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的插槽中嵌入阳极板(14)，或顺序号为1、5、9、13的插槽中嵌入阳极板(14)，或顺序号为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12~30个，小孔孔径为5~8mm ;箱体顶板的上平面固定有3~5个条形槽板(19)，每个条形槽板(19)的槽口朝下，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； 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。2.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述挡板(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。3.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述固液分离器(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稀或尼龙，孔径为0.045-0.15mm。4.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述烟气分散器(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%。5.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述氢气分散器(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%。6.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述质子膜(13)的材料为纳米碳纤维材料。7.根据权利要求1所述的电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置，其特征在于所述条形槽板(19)的两端封闭。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电化学质子膜强化催化烟气脱硫脱硝装置。该装置由催化反应吸收塔与电解反应器组成，电解反应器通过引流板(10)的氢气口(9)与催化反应吸收塔相通。催化反应吸收塔的塔身壳体(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)。电解反应器内设有电解反应室，电解反应室内部设有阳极板(14)和阴极板(12)，阳极板(14)和阴极板(12)之间均通过质子膜(13)隔开。该装置具有结构简单、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。
【IPC分类】C25B1/04, B01D53/62, B01D53/75, B01D53/60
【公开号】CN205055781
【申请号】CN201520707429
【发明人】王黎, 张佳凤, 胡宁
【申请人】武汉科技大学
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年9月14日