[实用新型]一种富氧烟气制碳氢燃料协同脱硫的光催化反应器

说明书

本实用新型属于烟气净化相关技术领域，并具体公开了一种富氧烟气制碳氢燃料协同脱硫的光催化反应器。其中，待处理气体中的二氧化硫气体在第一反应器中被转化为亚硫酸根离子，第一反应器与第二反应器之间，第二反应器与第三反应器之间均设置有离子交换通道，用于彼此交换反应器中的离子保持电荷平衡和质量平衡，第一反应器和第二反应器之间的离子通道中设置有离子交换膜，亚硫酸根离子通过该离子交换膜进入第二反应器中，并在其中进行光催化反应被氧化为硫酸根离子实现脱硫；待处理气体中的二氧化碳气体进入第三反应器中进行光催化还原为碳氢化合物，实现二氧化碳的处理。通过本实用新型，实现制备碳氢燃料和脱硫的同时进行，处理效率高。

技术领域

本实用新型属于烟气净化相关技术领域，更具体地，涉及一种富氧烟气制碳氢燃料协同脱硫的光催化反应器。

背景技术

煤炭利用过程中释放出大量CO₂，大大加速了全球气候变暖的进程。而燃煤电厂是我国CO₂排放量最大、最集中的排放源。其中富氧燃烧电厂采用空气分离获得的纯氧和一部分锅炉排烟构成的混合气体代替空气作为煤燃烧的氧化剂，可使煤燃烧形成的烟气中CO₂含量达到85％以上，是良好的CO₂来源。由于采用烟气循环，富氧燃烧烟气中SO₂等污染物会发生富集，传统的湿法脱硫技术仍存在能耗大、成本高的不足。若能同时实现高效、低成本的CO₂还原制碳氢燃料和SO₂脱除，既可节能又能减排，势必对富氧燃烧技术的推广应用有促进作用。

光催化技术是实现CO₂还原制碳氢燃料和SO₂协同脱除的一种有效办法。光催化技术通过模拟植物光合作用，以光敏半导体为催化剂，利用可持续并无污染的太阳能激发催化剂产生光生电子-空穴对，将富氧燃烧烟气中的高浓度CO₂催化还原，生成高附加值的太阳能燃料，可以有效降低CO₂排放，并提供可再生能源，同时将SO₂氧化脱除，是一种反应条件温和、低成本、环境友好的SO₂、CO₂减排及资源化利用技术。

目前，急需一种反应装置能同时实现制碳氢燃料和脱硫。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种富氧烟气制碳氢燃料协同脱硫的光催化反应器，其中通过对整体结构的设计和关键部件的结构设计，使得制备碳氢燃料和脱硫的同时实现，同时保证在反应过程中反应装置内的电荷平衡和质量平衡，保证反应的可持续进行。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种富氧烟气制碳氢燃料协同脱硫的光催化反应器，该光催化反应器包括第一反应器、第二反应器、第三反应器，其中，

所述第一反应器的一侧设置有进气口，待处理气体从该进气口进入所述第一反应器中，该待处理气体中的二氧化硫气体在该第一反应器中被转化为亚硫酸根离子，第一反应器和第三反应器之间设置有气体通道，待处理气体中的二氧化碳气体通过该气体通道进入所述第三反应器中，实现待处理气体中二氧化硫和二氧化碳的分开处理；

所述第二反应器和第三反应器的上方均设置有光源，均用于进行光催化反应，所述第一反应器与第二反应器之间，第二反应器与第三反应器之间均设置有离子交换通道，用于彼此交换反应器中的离子以保持电荷平衡和质量平衡，其中，所述第一反应器和第二反应器之间的离子通道中设置有离子交换膜，所述亚硫酸根离子通过该离子交换膜进入所述第二反应器中，并在第二反应器中进行光催化反应，以此被氧化为硫酸根离子实现脱硫；在第三反应器中，进入该第三反应器中的二氧化碳气体在光催化反应中被还原为碳氢化合物，以此实现碳氢燃料的制备。

进一步优选地，所述第二反应器的上方还设置有第一出气口，用于排出在第二反应器中进行光催化反应生成的气体。