一种scr脱硝反应器的制作方法
专利名称：一种scr脱硝反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脱硝反应器，特别是一种SCR脱硝反应器。
背景技术：
NOx是造成酸雨和光化学烟雾的主要污染物之一。目前，以NH3为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业上脱除NO的有效办法，但这种工艺受运行条件影响较大，投资、管理和运行费用高。锅炉烟气量成倍增加，势必造成SO2和NOx的大量排放，严重制约了国家经济和社会的可持续发展。为了环境的可持续发展，避免走先污染后治理的老路，国家环保部门逐步出台了一系列控制火电厂NOx排放的法规、政策，对部分具备条件和环保压力 较大区域所新建和改扩建的火电厂要求同步安装或实际预留烟气SCR脱硝项目。火电机组脱硝装置一般都采用中温(温度573 673K)催化剂，SCR反应器位于除尘器之前。这既增加了现有火电机组烟气处理系统的改造难度，又使SCR催化剂处于高浓度烟尘中，易受到冲刷、磨损和飞灰中杂质的污染而中毒，且烟温过高易导致催化剂烧结、失活，或发生氨被氧化为一氧化氮的副反应等。燃煤电厂SCR技术中常用的催化剂形状是平板状和蜂窝状。平板状催化剂是以不锈钢金属网格为基材，压制成板状，载体含活化成分；蜂窝状催化剂是以蜂窝陶瓷基材、金属氧化物载体和分散在蜂窝表面的活性组分组成，也有含活性成分的金属氧化物直接挤压成蜂窝状催化剂。在现有技术条件下，SCR脱硝催化剂是易耗品，要保证其稳定的催化性能和脱硝率，必须2 3年更换一次。
发明内容为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种催化剂为多孔介质的SCR脱硝反应器，从而可以有效的除硝，并且具有效率高，成本低的特点。本实用新型采用下述技术方案一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口。所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；所述的不同催化剂层多孔介质的孔隙率彼此不同。催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大。本实用新型利用饱和多孔介质的连续性方程、考虑重力效应的达西定律、能量方程对多孔介质进行数学建模—-- + V-(pv) = 0
δτ(I)式中，φ为多孔介质的孔隙率，P为气体的密度，V为气体的表观速度。=--γ[(α ~Ρι) + PSl~]
"厶(2)式中，qv为容积流量，k为多孔介质的渗透率，μ为气体的动力粘度；A为单元横截面积，L为单元体长度。[0011]然后应用分形理论，建立本实用新型多孔介质孔隙率和渗透率的表达式
_ ⑶式中，D为多孔介质孔隙分布分形维数，Dt为多孔介质孔隙迂曲分形维数，Q则为通过单元截面A的总流量。根据以上获得的参数表达式得到本实用新型多孔介质的平均孔径大小为ln(p/p0) = -(2 y Vm/rRT) cos 0(5) 式中，p0为饱和蒸汽压，p为表压，Vffl为对应相的摩尔体积，Y为对应相的表面张力，R为常数，T为绝对温度，0为气体与多孔介质的接触角。多次试验得出的催化剂理化数据及设计要求孔隙0. 5 I. Omm,内壁厚0. I 0. 15mm,孔隙率> 90%,比表面积> 1200m2. nT3,横向机械强度> 5kg. nT2,轴向机械强度>10kg. m—2，磨损率< 0. 1%，脱硝效率> 90%，系统压降< 180Pa。NOx与NH3在多孔介质催化剂的作用下，选择性地与烟气中的NOx (主要为NO和少量的NO2)发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气与水，从而完成脱硝过程。反应产生的氮气从出气口排出，产生的水从下部的排液口排出。本实用新型具有以下技术效果和优点气体从下往上流动时，可以逐级进行催化反应，在保证反应完全的同时，可以避免发生局部压力过大的问题，有利于气体流动，提高催化的反应效率。
图I是SCR脱硝反应器的外形图；其中I.催化剂I，2.催化剂II，3.催化剂III，4.进气口，5.排液口，6.反应器，7.出气口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I所示的一种SCR脱硝反应器，反应器6的本体设为圆筒形，反应器6上部设有出气口 7，反应器的侧部设有进气口 4，反应器6的下部设有排液口 5，所述的反应器6内设有不连续的三层催化剂(包括催化剂I 1，催化剂II 2和催化剂III3)，且这三层催化剂均为多孔介质；所述不同催化剂层多孔介质的孔隙率彼此不同。催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大，也就是说的催化剂III3孔隙率最大，催化剂II 2次之，催化剂II的孔隙率最小。烟气首先通过孔隙率大的催化剂1113，之后再分别通过催化剂II 2和催化剂I 1，可以大大提高NOx与催化剂的接触几率，提高反应效率。除图I所示的情况之外，催化剂也可以有三层以上的情况，根据反应器6的大小和催化剂的反应效果而定。以上所示，只是对本实用新型做出的较佳实施例，并非对本实用新型做出的任何限制，任何基于本实用新型的实质做出的修改，结构变化，仍然属于本结构的保护范围以内。
权利要求1.一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，其特征在于反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口，所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；所述不同催化剂层的多孔介质的孔隙率彼此不同。
2.根据权利要求I所述的SCR脱硝反应器，其特征在于所述催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大。
专利摘要本实用新型涉及一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口。所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；不同催化剂层的多孔介质的孔隙率彼此不同。这样气体从下往上流动时，可以逐级进行催化反应，在保证反应完全的同时，可以避免发生局部压力过大的问题，有利于气体流动，提高催化反应效率。
文档编号B01D53/90GK202376912SQ20112055964
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者何勇, 刁恩宝, 刘东初, 吕巍, 李殿勋, 赵志勇 申请人:山东三融环保工程有限公司
技术领域：
本实用新型涉及一种脱硝反应器，特别是一种SCR脱硝反应器。
背景技术：
NOx是造成酸雨和光化学烟雾的主要污染物之一。目前，以NH3为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是工业上脱除NO的有效办法，但这种工艺受运行条件影响较大，投资、管理和运行费用高。锅炉烟气量成倍增加，势必造成SO2和NOx的大量排放，严重制约了国家经济和社会的可持续发展。为了环境的可持续发展，避免走先污染后治理的老路，国家环保部门逐步出台了一系列控制火电厂NOx排放的法规、政策，对部分具备条件和环保压力 较大区域所新建和改扩建的火电厂要求同步安装或实际预留烟气SCR脱硝项目。火电机组脱硝装置一般都采用中温(温度573 673K)催化剂，SCR反应器位于除尘器之前。这既增加了现有火电机组烟气处理系统的改造难度，又使SCR催化剂处于高浓度烟尘中，易受到冲刷、磨损和飞灰中杂质的污染而中毒，且烟温过高易导致催化剂烧结、失活，或发生氨被氧化为一氧化氮的副反应等。燃煤电厂SCR技术中常用的催化剂形状是平板状和蜂窝状。平板状催化剂是以不锈钢金属网格为基材，压制成板状，载体含活化成分；蜂窝状催化剂是以蜂窝陶瓷基材、金属氧化物载体和分散在蜂窝表面的活性组分组成，也有含活性成分的金属氧化物直接挤压成蜂窝状催化剂。在现有技术条件下，SCR脱硝催化剂是易耗品，要保证其稳定的催化性能和脱硝率，必须2 3年更换一次。
发明内容为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种催化剂为多孔介质的SCR脱硝反应器，从而可以有效的除硝，并且具有效率高，成本低的特点。本实用新型采用下述技术方案一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口。所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；所述的不同催化剂层多孔介质的孔隙率彼此不同。催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大。本实用新型利用饱和多孔介质的连续性方程、考虑重力效应的达西定律、能量方程对多孔介质进行数学建模—-- + V-(pv) = 0
δτ(I)式中，φ为多孔介质的孔隙率，P为气体的密度，V为气体的表观速度。=--γ[(α ~Ρι) + PSl~]
"厶(2)式中，qv为容积流量，k为多孔介质的渗透率，μ为气体的动力粘度；A为单元横截面积，L为单元体长度。[0011]然后应用分形理论，建立本实用新型多孔介质孔隙率和渗透率的表达式
_ ⑶式中，D为多孔介质孔隙分布分形维数，Dt为多孔介质孔隙迂曲分形维数，Q则为通过单元截面A的总流量。根据以上获得的参数表达式得到本实用新型多孔介质的平均孔径大小为ln(p/p0) = -(2 y Vm/rRT) cos 0(5) 式中，p0为饱和蒸汽压，p为表压，Vffl为对应相的摩尔体积，Y为对应相的表面张力，R为常数，T为绝对温度，0为气体与多孔介质的接触角。多次试验得出的催化剂理化数据及设计要求孔隙0. 5 I. Omm,内壁厚0. I 0. 15mm,孔隙率> 90%,比表面积> 1200m2. nT3,横向机械强度> 5kg. nT2,轴向机械强度>10kg. m—2，磨损率< 0. 1%，脱硝效率> 90%，系统压降< 180Pa。NOx与NH3在多孔介质催化剂的作用下，选择性地与烟气中的NOx (主要为NO和少量的NO2)发生化学反应，将NOx转换成无害的氮气与水，从而完成脱硝过程。反应产生的氮气从出气口排出，产生的水从下部的排液口排出。本实用新型具有以下技术效果和优点气体从下往上流动时，可以逐级进行催化反应，在保证反应完全的同时，可以避免发生局部压力过大的问题，有利于气体流动，提高催化的反应效率。
图I是SCR脱硝反应器的外形图；其中I.催化剂I，2.催化剂II，3.催化剂III，4.进气口，5.排液口，6.反应器，7.出气口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图I所示的一种SCR脱硝反应器，反应器6的本体设为圆筒形，反应器6上部设有出气口 7，反应器的侧部设有进气口 4，反应器6的下部设有排液口 5，所述的反应器6内设有不连续的三层催化剂(包括催化剂I 1，催化剂II 2和催化剂III3)，且这三层催化剂均为多孔介质；所述不同催化剂层多孔介质的孔隙率彼此不同。催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大，也就是说的催化剂III3孔隙率最大，催化剂II 2次之，催化剂II的孔隙率最小。烟气首先通过孔隙率大的催化剂1113，之后再分别通过催化剂II 2和催化剂I 1，可以大大提高NOx与催化剂的接触几率，提高反应效率。除图I所示的情况之外，催化剂也可以有三层以上的情况，根据反应器6的大小和催化剂的反应效果而定。以上所示，只是对本实用新型做出的较佳实施例，并非对本实用新型做出的任何限制，任何基于本实用新型的实质做出的修改，结构变化，仍然属于本结构的保护范围以内。
权利要求1.一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，其特征在于反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口，所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；所述不同催化剂层的多孔介质的孔隙率彼此不同。
2.根据权利要求I所述的SCR脱硝反应器，其特征在于所述催化剂层的多孔介质的孔隙率从上往下逐渐增大。
专利摘要本实用新型涉及一种SCR脱硝反应器，反应器的本体设为圆筒形，反应器上部设有出气口，反应器的侧部设有进气口，反应器的下部设有排液口。所述的反应器内设有不连续的多层催化剂，且催化剂为多孔介质；不同催化剂层的多孔介质的孔隙率彼此不同。这样气体从下往上流动时，可以逐级进行催化反应，在保证反应完全的同时，可以避免发生局部压力过大的问题，有利于气体流动，提高催化反应效率。
文档编号B01D53/90GK202376912SQ20112055964
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者何勇, 刁恩宝, 刘东初, 吕巍, 李殿勋, 赵志勇 申请人:山东三融环保工程有限公司
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