[实用新型]一种用于气体脱硝的错流式陶瓷膜装置及膜管

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于气体脱硝的错流式陶瓷膜装置及膜管，属于气体净化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是大气主要污染物之一，严重危害生态环境和人类健康。目前脱硝常用的技术之一为氨气选择性催化还原法，常规的方法是将催化剂涂覆在蜂窝或多孔陶瓷载体表面，将载体至于密闭容器中，两股烟气(高温NO_x与NH₃)汇集到一个管道后流入容器，NO_x与NH₃反应生成N₂和水蒸气，达到脱硝的目的。

但是这种脱硝方法存在着反应效率低、催化剂容易受到原料气中杂质的污染而中毒的问题。

实用新型内容

本实用新型提出了一种利用内表面负载催化剂的管式陶瓷膜的脱硝反应器，将NO_x与N₂分开进料，利用陶瓷膜孔径分布窄且易控的优点，该反应器利用管式陶瓷膜的内部通道实现错流效果，再从支撑层侧供入NO_x原料气，NO_x经陶瓷膜外表面经支撑体与膜层孔道“曝气式”进入陶瓷膜通道，实现了通过多孔支撑层去除掉部分杂质，并通过多孔支撑体实现NO_x原料气的平稳供料，在管式陶瓷膜的内表面催化剂层上实现界面反应，同时利用错流效果将反应产物去除，提高了催化反应效率。

技术方案是：

本实用新型的第一个方面：

一种负载催化剂的管式陶瓷膜，其构型为管式膜，陶瓷膜的外壁为多孔支撑层，在多孔支撑层内部为通道，在多孔支撑层的内侧表面负载有脱硝催化剂层。

所述的脱硝催化剂层的材质选自CeO₂、V₂O₅、MnO₂、Fe₂O₃、TiO₂、WO₃、MgO中的一种或几种的混合构成的催化剂。

多孔支撑层是由从外至内的陶瓷膜支撑体层和陶瓷膜膜层所构成；所述的管式膜的内部通道数量为一个或多个。

陶瓷膜支撑体层孔隙率在15～60%，孔径在10～100μm；陶瓷膜膜层孔隙率在15～60%，孔径在0.5～20μm。

本实用新型的第二个方面：

一种用于气体脱硝的错流式陶瓷膜装置，包括有脱硝反应器壳体，内部设置有负载催化剂的管式陶瓷膜，负载催化剂的管式陶瓷膜的外部与脱硝反应器壳体之间形成腔体，在脱硝反应器壳体内部还设置有密封件，密封件将腔体与负载催化剂的管式陶瓷膜的内部通道相隔离，在脱硝反应器壳体上设置有与腔体相连通的壳体进气口，脱硝反应器壳体上还设置有陶瓷膜进气口和陶瓷膜出气口相连通，分别连接于负载催化剂的管式陶瓷膜通道的两端。

本实用新型的第三方面：

一种脱硝方法，包括如下步骤：

i). 采用负载催化剂的管式陶瓷膜，将含有NO_x的原料气从管式陶瓷膜的管外侧压入膜管内，并渗透至脱硝催化剂层；

ii). 将含有NH₃的原料气从负载催化剂的管式陶瓷膜的通道送入，并形成含有NH₃的原料气从通道表面错流流动，使NH₃和NO_x在脱硝催化剂层表面进行催化反应。

反应温度是320～380℃，含NH₃的原料气进料压力4～80Kpa，含NOx的原料气的进料压力5～100Kpa。

有益效果

主要是采用具有双层或多层结构的陶瓷膜，在陶瓷膜内表面负载催化剂，并且将氮氧化物与氨气错流式进料，制备用于气体脱硝的错流式陶瓷膜装置。其中氮氧化物还利用陶瓷膜的多孔性进行“曝气式”进气，与陶瓷膜通道中的氨气在催化剂的作用下充分反应，脱硝效率较传统方法更高。

附图说明

图1是本实用新型提供的用于脱硝的错流式陶瓷膜装置正视图示意图；

图2是本实用新型提供的用于脱硝的错流式陶瓷膜装置俯视图示意图；

图3是负载催化剂的陶瓷膜俯视示意图。

其中，1、腔体；2、负载催化剂的管式陶瓷膜；3、壳体进气口；4、陶瓷膜进气口；5、陶瓷膜出气口；6、陶瓷膜支撑体层；7、陶瓷膜膜层；8、脱硝催化剂层；9、陶瓷膜通道；10、脱硝反应器壳体；11、密封件。

具体实施方式