CN202921169U - 一种用于电辅助催化还原no脱除氮氧化物的反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其包括进气口、出气口、圆片电极I、圆片电极II、导线I、导线II、石英管、石英砂芯、橡胶塞、活性炭基催化剂，活性炭基催化剂填充于圆片电极I、圆片电极II之间，当于导线上施加适当的直流电压，含有NO的气体污染物通过进气口进入反应器后在75℃~150℃范围内可提高20%~40%左右的NO转化效率，本实用新型工艺简洁，进一步降低了选择性催化还原NO的反应温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及大气污染净化技术领域，具体地说是一种用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器。
背景技术
随着现代化工业的迅猛发展及化石燃料的大量使用，氮氧化物对环境空气的污染问题日益严重。我国NOx主要来源于工业燃烧过程和机动车排放。由于我国的能源结构以煤炭为主，且大部分属于直接燃烧，燃烧产生的NOx是一种重要的污染气体，NO占燃烧烟气中NOx总量的90%～95%。现在全球的NO排放量已达60Mt/a。随着可持续发展战略的实施，由NOx污染引起的环境污染问题逐渐被人们所重视。
目前多采用氨选择性催化还原法对固定源废气中的氮氧化物进行净化处理，氨选择性催化还原法虽然较成功的用于脱除固定源（如火电厂）排放的氮氧化物，但氨用量需要精确计量控制，且温度须在300℃左右，运行成本高。中国专利CN1803257A中公开了一种以氨基物质为还原剂用于燃烧电站脱除氮氧化物的方法，该法是在燃烧锅炉炉膛上部喷入氨基物质与氮氧化物部分反应脱除烟气中35%～40%的氮氧化物，未反应完全的氨基物质随烟气进入反应器，在催化剂表面，氨基物质再次与氮氧化物反应，氮氧化物还原率可达90%以上，但该法反应温度较高，引入氨基还原剂，存在泄漏和设备腐蚀的问题。
目前多采用电化学反应器对机动车排放中的NO进行净化处理。早期的单层板式电化学催化净化反应器（SOFC 膜反应器），需要把电流直接施加在工作电极和对电极上，反应温度在700℃左右并且N2选择性不高，后发明了管式电极结构的反应器，该反应器在进一步降低了反应温度的同时NO的转化率达到了77%，针对在大量氧气存在的条件下N2选择性不高的问题，多层板式电极结构反应器（MEPR）有效的解决了这一问题，但是此类反应器制作需要在固体电解质上电镀贵金属或贵金属氧化物，制作成本较高，且运行温度须在350℃以上，高于机动车排放温度，故须进一步改进。
发明内容
为了进一步降低氨选择性催化还原法反应温度过高的问题，本实用新型提供一种在低温条件下用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器；其可以借助外加电流在催化剂表面富集大量负电荷或加快电子的运动，从而加快催化剂表面NO的还原反应，同时可以使活性炭基催化剂温度提升，使得选择性催化还原NO反应可在较低的温度条件下顺利进行，提高NO转化效率，达到低温选择性催化还原活性的目的。
本实用新型的反应器为管式反应器，其包括进气口1、出气口2、圆片电极I 3、圆片电极II 4、导线I 5、导线II 6、石英管7、石英砂芯8、橡胶塞9，橡胶塞9设置在石英管7上，导线I 5和导线II 6通过橡胶塞9安装固定在石英管7内，导线I 5与圆片电极I 3接合，导线I 6与圆片电极II 4接合，导线I 6从圆片电极I 3切口处穿过，不与圆片电极I 3接触，石英砂芯8固定于石英管7内，位于圆片电极II 4下方，进气口1和出气口2分别设置在石英管7两端，使用时如图分别于导线I 5、导线II 6两端施加正负直流电压
本实用新型所述活性炭基催化剂10填充于圆片电极I 3和圆片电极II 4之间，活性炭基催化剂10为以活性炭为载体的催化剂，其采用常规方法制备。
本实用新型所述圆片电极I 3和圆片电极II 4之间间距为0.5~2cm。
本实用新型所述圆片电极I 3和圆片电极II 4大小可根据石英管7直径大小进行调节，与石英管7直径大小一致，圆片为不锈钢铁片。
本实用新型所述导线I 5和导线II 6为不锈钢棒。
本实用新型所述石英砂芯可以承载直径120目以上的催化剂且允许气体通过。
在导线I 5、导线II 6两端施加0.5V~15V直流电压时，使混合气中的NO在50~150℃条件下定量的转化为N2。本实用新型与现有技术相比，其工艺简洁，整个装置运行费用相对低廉，NO的转化效率高，在75℃~150℃范围下加0.5V~15V直流电压可提高5%~40%左右的NO转化效率，从而进一步降低了反应温度，具有低能耗、无二次污染等特点。
附图说明
图1是本实用新型反应器结构示意图。
图2是本实用新型反应器中圆片电极I结构示意图。
图3是本实用新型反应器中圆片电极II结构示意图。
图中：1是进气口；2是出气口；3是圆片电极I；4是圆片电极II；5是导线I；6是导线II；7是石英管；8是石英砂芯；9是橡胶塞；10是活性炭基催化剂。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围不局限于所述内容。
本实用新型为一种用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其为管式反应器，包括进气口1、出气口2、圆片电极I 3、圆片电极II 4、导线I 5、导线II 6、石英管7、石英砂芯8、橡胶塞9，橡胶塞9设置在石英管7上，导线I 5和导线II 6通过橡胶塞9安装固定在石英管7内，导线I 5与圆片电极I 3接合，导线I 6与圆片电极II 4接合，导线I 6从圆片电极I 3切口处穿过，不与圆片电极I 3接触，石英砂芯8固定于石英管7内，位于圆片电极II 4下方，进气口1和出气口2分别设置在石英管7两端，使用时如图分别于导线I5、导线II 6两端施加正负直流电压；
其中导线I、导线II为直径为2mm的不锈钢棒，石英管的内径为15mm，圆片电极I、圆片电极II为直径为15mm的不锈钢铁片，两圆片电极间距为1cm，于两圆片电极间填充使用常规浸渍法制成的活性炭基催化剂CuO/AC 10，导线I 5、导线II 6两端施加正、负5V直流电压，气体污染物从进气口1进入反应器，处理后的气体从出气口2排出，实验室研究表明：将含有体积百分比0.05%的NO，体积百分比0.06%的NH3，体积百分比3%的O2，以N2为载气通入反应器；空速为15000h-1，在75℃下催化还原NO，气体总流速500cm3/min，NO的去除率在75℃达到92%。
Claims (5)
1.一种用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其特征在于：其为管式反应器，包括进气口（1）、出气口（2）、圆片电极I（3）、圆片电极II（4）、导线I（5）、导线II（6）、石英管（7）、石英砂芯（8）、橡胶塞（9），橡胶塞（9）设置在石英管（7）上，导线I（5）和导线II（6）通过橡胶塞（9）安装固定在石英管（7）内，导线I（5）与圆片电极I（3）接合，导线I（6）与圆片电极II（4）接合，导线I（6）从圆片电极I（3）切口处穿过，不与圆片电极I（3）接触，石英砂芯（8）固定于石英管（7）内，位于圆片电极II（4）下方，进气口（1）和出气口（2）分别设置在石英管（7）两端。
2.根据权利要求1所述的用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其特征在于：在圆片电极I（3）和圆片电极II（4）之间填充有活性炭基催化剂（10）。
3.根据权利要求1所述的用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其特征在于：圆片电极I（3）和圆片电极II（4）之间间距为0.5~2cm。
4.根据权利要求1所述的用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其特征在于：圆片电极I（3）和圆片电极II（4）大小可根据石英管（7）直径大小进行调节，与石英管（7）直径大小一致，圆片为不锈钢铁片。
5.根据权利要求1所述的用于电辅助催化还原NO脱除氮氧化物的反应器，其特征在于：导线I（5）和导线II（6）为不锈钢棒。
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| WO2020223920A1 (zh) * | 2019-05-08 | 2020-11-12 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 电驱动催化反应装置及其应用 |
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