[實用新型]電輔助選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應器

有效

• 申請號: 201320038190.7
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN203090724U
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 唐曉龍;徐先莽;易紅宏;孫鑫;陳晨;李凱;王川;胡景麗;王盼
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01D53/32
• 分類號: B01D53/32;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于大氣污染控制工程與凈化技術領域，具體地說是一種在外加直流電壓條件下，能夠促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應器。

氮氧化物（NOx）主要包括NO和NO₂兩種氣體，是化工工業、電力工業、內燃機等排放氣體中有害物質之一。在所有排放總量中，燃料燃燒排放出的NOx占有最大比重，約30%；火山噴發、化工廠尾氣排放等其他因素共占約70%。燃料燃燒又包括固定源和流動源兩個方面，固定源（包括：火電廠、燃煤鍋爐及工業燃燒裝置等）排放量約占燃燒總排放的70%，其余主要來自機動車輛等流動源。NO占燃燒煙氣中NO_x總量的90%~95%。隨著我國經濟持續發展，能源消耗逐年增加，NOx的排放量也迅速增加，2000年全國NOx排放總量約為1.2×10⁷?t，2010年超過2×10⁷?t。今后我國NOx的排放量將十分巨大，如果不加以控制直接排放到大氣中可能造成酸雨、臭氧空洞等環境問題，同時也可能對人體的呼吸系統產生危害。

NH₃選擇性催化還原（Selective?Catalytic?Reduction，SCR）技術因其高效、穩定等特點，是目前應用最為廣泛的固定源脫硝技術。但該項技術需要較高的催化起活溫度，已商業化的釩鈦體系催化劑起活溫度一般高于300℃，難以在煙氣處理系統末端應用。等離子體協同低溫催化氧化NO脫除氮氧化物是目前研究較為熱門的一項低溫脫硝技術，但其需要在高壓放電條件下才能實現，而且容易打火而產生爆炸事故。除此項技術外，其他針對低溫脫除氮氧化物的研究在國內外尚未見突破性進展。因此，一種低溫、高效、安全、穩定的脫硝技術成為目前大氣污染控制工程與凈化技術領域的研究熱點話題。

為了進一步提高氨選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的低溫效率，本實用新型提供一種在外加電壓條件下，能夠促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的電容式反應器。

本實用新型是一種能夠實現低溫、高效、安全、穩定脫除氮氧化物的電容式反應器，其包括進氣口1、出氣口2、金屬導線I?3、金屬導線II?4、橡膠塞5、圓形濾板6、外圓筒電極7、內圓筒電極8、石英或玻璃管9，其中金屬導線I?3和金屬導線II?4通過橡膠塞5固定在石英或玻璃管9上，金屬導線I?3一端與外圓筒電極7連接，另一端與直流電源負極相連，金屬導線II?4一端與內圓筒電極8連接，另一端與直流電源正極相連，內圓筒電極8側面被有機隔膜材料包裹，內圓筒電極8兩端面被有機隔膜材料密封，內圓筒電極8設置外圓筒電極7內，外圓筒電極7與石英或玻璃管內壁緊密相靠，圓形濾板6固定于石英或玻璃管9內，位于外圓筒電極7下方，進氣口1和出氣口2分別設置在石英或玻璃管9兩端。

本實用新型所述有機隔膜材料為市售聚酰亞胺薄膜膠帶，可在155~220℃空氣中長期使用，膜厚度小于0.1mm。

本實用新型所述有機隔膜材料為市售聚酰亞胺薄膜膠帶，可在155~220℃空氣中長期使用，膜厚度小于0.1mm。

本實用新型所述外圓筒電極7和內圓筒電極8之間間距為1~4mm。

本實用新型所述在外圓筒電極7和內圓筒電極8之間填充有炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨的混合物，炭基負載型金屬氧化物催化劑和石墨質量比為1:1~15:1；炭基負載型金屬氧化物催化劑為采用常規浸漬法制得的催化劑，如：銅氧化物負載活性炭（CuO/AC）催化劑、錳氧化物負載活性炭（MnO₂/AC）催化劑、鎳氧化物負載活性炭（NiO/AC）催化劑等；石墨為市售鱗片石墨。

本實用新型所述金屬導線I?3和金屬導線II?4為鍍膜銅絲，內外圓筒電極材料為拋光鐵片。

本實用新型是根據電容器工作原理設計，其借助內外圓筒電極間電勢差，強迫電子從外圓筒電極板泵入炭基負載型金屬氧化物催化劑，增加催化劑表面負電荷富集量，從而降低反應活化能，提高催化劑低溫活性，達到促進選擇性催化還原NO脫除氮氧化物的目的。為方便電子在催化劑內的傳導，適當比例的石墨被添加進去。在操作過程中，由于有機隔膜材料的絕緣作用，催化系統并沒有形成閉合回路，催化劑表面額外電子以直接參與反應的形式促進催化過程，因此，在整個歷程中，并不會有電流產生，從而降低了電損耗。