CN101274202A

CN101274202A - 组合制氢催化回收资源装置

Info

Publication number: CN101274202A
Application number: CNA2008100451087A
Authority: CN
Inventors: 沈斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-01-03
Filing date: 2008-01-03
Publication date: 2008-10-01

Abstract

组合制氢催化回收资源装置，属治理环境污染的净化装置。它包括通过管道连接的烟气冷却塔、除尘器、净化器、制氢装置以及回收装置。净化器包括半导体净化器和等离子体净化器。烟气冷却塔的下端为储水池，上端为烟气通道，烟气通道的出口连接除尘器，除尘器的出口连接半导体净化器，氢气储瓶的气管接入半导体净化器内，半导体净化器的出口连接等离子体净化器，等离子体净化器与回收装置连接。该装置的优点是：制得氢气后再与催化剂结合光、电破坏、降解、转化多项污染物，具有反应速率快、破坏污染物分子效率高的特点，对处理量大、含量低，难降解的污染物具有很大优势；制氢装置利用有机物质污水制氢，不浪费资源，不产生二次污染，降低了处理过程的资源消耗。

Description

组合制氢催化回收资源装置

(一)技术领域：

组合制氢催化回收资源装置，属治理环境污染的净化装置。

(二)背景技术：

当前我国环境污染制约着社会的发展，举世瞩目的城市水污染和空气污染是两大焦点。水污染屡治屡恶，固体有机物、空气污染伴随着城市污染企业搬迁向中小城市和农村全面扩散。环境污染已成为我国经济社会的难治之症，治理环境污染缺乏有效的技术手段，尤其是对宝贵的硫资源无法回收利用而浪费掉了。当前我国使用的能源主要是煤炭，但燃烧煤炭的污染物二氧化硫、氮氧化物，二氧化碳未得到根本治理，煤焦油造成地下水污染严重。

(三)发明内容：

本发明要解决的问题就是针对以上不足而提供一种有效的技术手段和装置来治理环境污染，该装置制得氢气以后匹配对污染物进行彻底的催化反应。其技术方案如下：

它包括通过管道连接的烟气冷却塔、除尘器、净化器、制氢装置以及回收装置。其关键技术是净化器包括半导体净化器和等离子体净化器，半导体净化器是在催化室内安装有第一催化床，第一催化床上粘结有组合式复合型催化剂，在催化室上方内壁安装有第一紫外光灯。等离子体净化器是在外壳内安装石英管，在石英管上缠绕2--4层金属丝，在每层金属丝之间粘结组合式复合型催化剂。制氢装置包括有机物质污水池、光合制氢池和矿物制氢反应装置，在污水池内安装电击器和污水泵，在光合制氢池内安装有第二催化床，在第二催化床上粘结有组合式复合型催化剂，在光合制氢池的内壁安装有第二紫外光灯。矿物制氢反应装置的底部是反应器，在反应器的壳体上分别开口连接输料筒和发生器，输料筒连接输料斗，反应器的上方设置有水箱，水箱的上部设置氢气堡，氢气堡与氢气储瓶连接；回收装置底部是回收仓，回收仓上方是滤筒，滤筒上端设有烟囱。烟气冷却塔的下端为储水池，上端为烟气通道，烟气通道的出口连接除尘器，除尘器的出口连接半导体净化器，氢气储瓶的气管接入半导体净化器内，半导体净化器的出口连接等离子体净化器，等离子体净化器与回收装置连接。

与现有技术相比本发明具有如下优点：

1、该装置制得氢气后再与组合式复合型催化剂对污染物进行彻底催化反应，对环境污染治理彻底。制氢装置利用有机物质污水制氢，不浪费资源，不产生二次污染，节约治理费用。

2、该技术采用烟道气中的CO作还原剂，来源便宜，不需要另增添气源和装置，同时不另增加动力，从而节约了电能。

3、该组合制氢回收资源装置脱除与回收过程是一种无污染脱硫新工艺。产物不存在二次污染问题。

4、用氢气与组合式复合型催化剂结合光、电破坏、降解、转化多项污染物，具有反应速率快、破坏污染物分子效率高等特点，大大降低处理过程的资源消耗，对处理量大、含量低，难降解的污染物具有很大的优势。

(四)附图说明：

图1，为本发明结构示意图；

图2，为本发明制氢装置结构示意图；

图3，为图1A-A视图；

图4，为图3B-B视图。

(五)具体实施方式：

参见图1和图2，本发明包括通过管道连接的烟气冷却塔、除尘器3、净化器、制氢装置13以及回收装置。其关键技术是净化器包括半导体净化器和等离子体净化器，这里所说的半导体净化器是在催化室5内安装有第一催化床7，第一催化床7是在床架上铺设有金属丝网，在金属丝网上粘结有组合式复合型组合式复合型催化剂，这里的金属丝网选用镍铬丝网，在催化室上方内壁安装有第一紫外光灯6，催化室壁选用透明材料制成；这里所说的等离子体净化器是在外壳8内安装石英管12，在石英管12上缠绕2--4层金属丝11，在每层金属丝之间粘结组合式复合型催化剂9，石英管12两端是聚四氟乙烯10，外壳8选用透明材料制成。制氢装置13包括污水池14、光合制氢池17和矿物制氢反应装置，在污水池内安装带阳极和阴极的电击器16和污水泵15，在污水泵上安装管道通入光合制氢池17内，光合制氢池17是一个密闭的池子，以防止氧气和氮气等气体的进入，在光合制氢池17内安装有第二催化床19，在第二催化床上粘结有组合式复合型催化剂，在光合制氢池17的内壁安装有第二紫外光灯18。矿物制氢反应装置的底部是反应器25，在反应器的壳体上分别开口连接输料筒26和发生器24，在光合制氢池17内安装有管道与发生器24连接，输料筒26连接输料斗30，反应器的上方设置有水箱22，水箱22内装入的是需降解的有机物质污水，水箱的上部设置氢气堡23，氢气堡通过阀门和气管依次连接有碱吸收塔36(碱吸收塔内有碱液)、气水分离瓶32、空气压缩机33和氢气储瓶34。在矿物制氢反应装置外安装有自动输料装置，该自动输料装置包括依次连接的空气压缩机27、过滤器20、电磁阀28和气缸29，气缸29一端连接电自控箱21，另一端连接输料筒26。回收装置底部是回收仓35，回收仓上方是滤筒36，滤筒36内壁分布有带棘齿的折叠式过滤壁膜38，滤筒上端设有烟囱37。烟气冷却塔的下端为储水池1，上端为烟气通道2，烟气通道2的出口连接除尘器3，除尘器的出口连接半导体净化器，在除尘器3与半导体净化器之间的管道上设有引风机4，氢气储瓶34的气管接入半导体净化器内，半导体净化器的出口连接等离子体净化器，等离子体净化器与回收装置连接。

其工作原理是：制氢装置中高浓度有机废水生物酶(如纤维素、葡萄糖、醋酸盐、乙酸、苹果酸、丙酸)等所有挥发性酸性物质原料进入污水池14，电击器16电解酸性物质(如醋酸)产生细菌，污水泵15将废水抽入光合制氢池17，采用生物技术将有机异物白天利用日光，夜晚依赖第二紫外光灯18的光照，在催化剂的作用下进行光合细菌生物产氢，具体是有机物通过EMP、TCA循环生成ATP、质子CO₂和琥珀酸的电子供体，电子供体将电子传递给细胞内的电子传递链，低能态的电子在光反应中心受到光的激发生成高能态的电子氧化还原蛋白，电子传递链又将电子传给固氮酶，另一部分生成ATP，固氮酶则利用ATP、质子和电子生产氢气。进行生物产氢的微生物分别为异养型，厌氧细菌、固氮菌、真核藻类、蓝细菌和氧光营养细菌。这样既可生产氢气又可处理有机废水，以及使菌体污泥再得到利用。产生的氢气经管道输送到矿物制氢反应装置的发生器24内。将锌、铝、镓、硅、碱等矿石熔炼制备成微小球状颗粒或小块粉状物作为矿物组合式复合型催化剂送入输料斗30中，空气压缩机27提供的气源经过滤器20除去空气中的水分和尘粒后经过电磁阀28，受电自控箱21指令，气缸29按时将输料斗30中的矿物组合式复合型催化剂经输料筒26输送入矿物制氢反应装置的反应室25内，同时水箱22内的水和发生器24内的氢气也进入反应室25内，矿物组合式复合型催化剂和污水反应将水中的生物酶电解成醋酸，将一切有机物质降解转化为氢气体，进入氢气堡23，经氢气堡的阀门和气管输送到碱吸收塔31，经碱吸收二氧化碳后再经气水分离瓶32进行气水分离，在空气压缩机33负压作用下将氢气收集于空气压缩机内，在0.8个气压作用下正压于氢气储瓶34内。氢气储瓶34内的氢气由阀门和管道输入半导体净化器内。同时高温有害气体进入烟气冷却塔，经储水池1内的水降温冷却后经烟气通道2和管道进入除尘器3，经除尘后的SO₂经引风机4引至半导体净化器。半导体净化器白天利用日光，夜间由第一紫外光灯6照射，组合式复合型催化剂在光照射下表现出很高的活性，利用光与组合式复合型催化剂结合成光催化，SO₂和氢气在光催化作用下进行彻底的化学反应，能氧化绝大多数物质，降解污染物，当污染物吸附于半导体净化器表面时，就会产生氧化还原反应，从而达到消除污染的目的。被净化的SO₂和氢气进入等离子体净化器，等离子体净化器由于在多层金属丝之间粘结有组合式复合型催化剂，构成非平衡阻挡放电反应器，利用化学催化和光催化耦合脱除火电厂烟道气中SO₂，生成H₂S。反应后的气体进入回收装置，固体粉末硫磺被收集入回收仓35，气体经内壁分布有带棘齿的过滤壁膜的滤筒36过滤后，洁净气体由烟囱37排空。该装置适用于净化火电厂和焚烧炉排出的二恶英及多种有害物质的有害气体，从而实现化害为利、变害为宝的目的。

将制氢装置和净化器组合可用于对土壤污染腐蚀后的酸化土质和盐海沿岸的土地盐碱化土质进行净化：氢气与氨组成混合气体，在催化作用下结合光、电与氨及生物酶组合的葡萄糖、醋酸盐等释放的电子和质子渗透到酸化土质中与硫酸质、硝酸质反应生成硫酸胺和硝酸胺化肥，从而给农作物提供增产的途径，以此彻底净化多年酸化的土质而增产。

将制氢装置和净化器组合还可用于对固体废弃物(主要针对废塑料和废旧橡胶)的催化裂解，具有耗能低、产品质量好、无污染物排放、工艺简单、操作易控制、治理成本大大降低等优点。

制氢装置制备的氢气可单独作焚烧炉的燃烧能源，不需另备热能。还可作为绿色无污染的清洁能源，广泛应用于日常移动电源、炊事、洗浴、取暖、交通汽车、轮船、洲际飞机、航空火箭，并用于工业锅炉、窑炉的能源。更好地用于燃料电池和氢能源发电站等。

Claims

1、一种组合制氢催化回收资源装置，包括通过管道连接的烟气冷却塔、除尘器(3)、净化器、制氢装置(13)以及回收装置，其特征是净化器包括半导体净化器和等离子体净化器，半导体净化器是在催化室(5)内安装有第一催化床(7)，第一催化床(7)上粘结有组合式复合型催化剂，在催化室上方内壁安装有第一紫外光灯(6)；等离子体净化器是在外壳(8)内安装石英管(12)，在石英管(12)上缠绕2--4层金属丝(11)，在每层金属丝之间粘结组合式复合型催化剂；制氢装置(13)包括污水池(14)、光合制氢池(17)和矿物制氢反应装置，在污水池内安装电击器(16)和污水泵(15)，在光合制氢池(17)内安装有第二催化床(19)，在第二催化床上粘结有组合式复合型催化剂，在光合制氢池(17)的内壁安装有第二紫外光灯(18)；矿物制氢反应装置的底部是反应器(25)，在反应器的壳体上分别开口连接输料筒(26)和发生器(24)，输料筒(26)连接输料斗(30)，反应器的上方设置有水箱(22)，水箱的上部设置氢气堡(23)，氢气堡与氢气储瓶(34)连接；回收装置底部是回收仓(35)，回收仓上方是滤筒(36)，滤筒上端设有烟囱(37)；烟气冷却塔的下端为储水池(1)，上端为烟气通道(2)，烟气通道(2)的出口连接除尘器(3)，除尘器的出口连接半导体净化器，氢气储瓶(34)的气管接入半导体净化器内，半导体净化器的出口连接等离子体净化器，等离子体净化器与回收装置连接。

2、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是第一催化床(7)是在床架上铺设有金属丝网，在金属丝网上粘结有组合式复合型组合式复合型催化剂。

3、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是石英管(12)两端是聚四氟乙烯(10)。

4、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是在除尘器(3)与半导体净化器之间的管道上设有引风机(4)。

5、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是在矿物制氢反应装置外安装有自动输料装置，该自动输料装置包括依次连接的空气压缩机(27)、过滤器(20)、电磁阀(28)和气缸(29)，气缸(29)一端连接电自控箱(21)，另一端连接输料筒(26)。

6、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是氢气堡(23)与氢气储瓶(34)之间通过阀门和气管依次连接有碱吸收塔(31)、气水分离瓶(32)和空气压缩机(33)。

7、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是回收装置的滤筒(36)内壁分布有带棘齿的折叠式过滤壁膜(38)。

8、根据权利要求1所述的组合制氢催化回收资源装置，其特征是半导体净化器的催化室壁和等离子体净化器的外壳(8)选用透明材料制成。