[發明專利]一種催化陶瓷膜反應裝置

有效

• 申請號: 201410492167.4
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104258676A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 高寧博;劉寶玲;李愛民
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D50/00
• 分類號: B01D50/00;B01D53/75;B01D53/88
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于環保設備技術領域，涉及一種催化陶瓷膜反應裝置。

背景技術

冶金、機械、化工、電力等行業所排放出來的廢氣不僅溫度高，而且含有大量的粉塵和有害氣體，是造成環境污染的主要因素之一。傳統的除塵方式因其技術局限性不能很好地處理高溫含塵氣體，因此無法滿足高標準的環保排放與余熱利用要求。

近幾年陶瓷膜因具有耐高溫、抗污染、膜再生性能好、能耗低、操作維護簡單等優點，使其在除塵、分離方面廣泛應用。專利201320057103.2公開了一種高溫氣體除塵裝置，主要提供了一種耐高溫的陶瓷膜過濾材料，解決了高溫氣體除塵材料的問題。專利201320544059.8公開了一種用于高溫氣煙分離除塵的陶瓷膜管多級過濾裝置，解決了精細分離器的耐高溫問題。但是高溫含塵氣體的毒性降低和余熱利用問題仍未得到有效地解決。

催化陶瓷膜是一種不同孔徑范圍負載不同催化劑的，且對高溫含塵氣體進行除塵、催化的孔梯度陶瓷膜。專利201310471663.7提供了一種含塵有毒高溫氣體處理用陶瓷膜及其制備方法，可以有效地實現除塵、脫硝一體化。但是負載的催化劑種類過于單一，不能很好地滿足氣體毒性降低的要求。

發明內容

本發明提供了一種催化陶瓷膜反應裝置，能夠更好地處理高溫含塵氣體，使其達到高標準的排放要求，并減少其對環境的污染。

本發明的一種催化陶瓷膜反應裝置，包括進氣口、供氣裝置、點火裝置、出氣口、脈沖管、控制閥、噴嘴、隔板、密封圈、催化陶瓷膜管、陶瓷膜管腔體、灰斗和卸灰閥。催化陶瓷膜反應裝置的主體部分呈圓柱形，在反應裝置的最上方設有出氣口，出氣口可與氣體收集管道相連，最下方設有灰斗，灰斗的連接方式為法蘭連接，便于更換灰斗和操作；灰斗設有卸灰閥，便于定期排灰。

脈沖管、控制閥和噴嘴位于出氣口的正下方，用于催化陶瓷膜管的清灰。打開控制閥，經過脈沖管將大量反吹氣體通過噴嘴以高壓脈沖噴射到陶瓷膜管腔體中，然后從陶瓷膜管的孔隙中由內向外吹出，吹落陶瓷膜上的積塵，達到清灰的目的。反吹氣體既可以是惰性氣體或者是與進氣口或出氣口組分相同或相近的氣體。

在反應裝置主體的側壁面的上部設有1-3個進氣口，進氣口的外壁沿反應裝置的切線方向，氣體以旋流的方式進入體系。進氣口可以與產生廢氣的裝置直接相連，減少管道的使用，并且可以有效地利用廢氣中的熱量以用于氧化或還原反應和提供熱量于體系，降低成本。

在進氣口和出氣口管路上都安裝有高溫壓力傳感器，用于測量進出口壓差，便于陶瓷膜管的定期清灰。

在進氣口管路上設有一個供氣裝置和一個點火裝置。供氣裝置位于進氣口管道的上方，距離進氣口近；供氣裝置提供空氣、氧氣、水蒸氣或上述氣體的混合物，以用于氧化或還原階段。點火裝置位于進氣口管道的下方，距離反應裝置的主體近，點火裝置與供氣裝置有一定的距離，以保證含塵氣體與供氣裝置提供的氣體充分混合，便于電火花點火。含塵氣體首先在供氣裝置的作用下，和空氣、氧氣、水蒸氣或上述氣體的混合物發生混合，再在點火裝置的作用下發生氧化或還原反應。

隔板位于噴嘴的正下方，將裝置分為反應區和匯集區，也用于固定陶瓷膜管。

密封圈位于隔板和陶瓷膜管之間，既可以密封陶瓷膜管，又可以緩沖由清灰引起的脈沖壓力。

催化陶瓷膜管位于反應裝置的中間部位。催化陶瓷膜管是一種不同層次負載不同催化劑且底部封口的孔梯度陶瓷膜管，一共分為3層，最外層是陶瓷膜，第二層是細層，負載納米催化劑，第三層是粗層，負載普通催化劑。負載的催化劑種類根據含塵氣體的不同性質負載不同的催化劑，可以采用V2O5、WO3、Mn2O3、MnO2、CuO、V2O5、Fe2O3、NiO、KOH、堿金屬、堿土金屬鹽等催化劑或上述物質的復合物為活性組分，催化劑負載在有TiO2-SiO2涂層的陶瓷膜上，實現對氣化、熱解、焚燒氣體等各類高溫含塵氣體的重整。陶瓷膜管的孔徑范圍是0.1-15μm，而且孔徑大小和厚度均由內向外依次減小，陶瓷膜層的厚度是0.1-0.2mm，細層的厚度為0.5-1mm，粗層的厚度為1-5mm。

催化陶瓷膜反應裝置內溫度較高，其范圍是500-1200℃，且能量來源是由高溫含塵氣體的余熱和裝置中發生的氧化或還原反應所提供的。

在催化陶瓷膜反應裝置中，對高溫含塵氣體有著除塵、催化、氧化還原的效果，即能滿足高標準的排放要求，又能減少對大氣的污染。