CN103111178B - 一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于尾气中NOx催化氧化的吸收系统，吸收系统包括尾气发生器、气体缓冲罐、吸收反应器、温控仪、干燥器、大气采样器，各部分用管道串联。方法为发生器的出口连接着气体缓冲罐的进口，经气体缓冲罐的出口到反应器，再经气体分布板使反应器中气、液、固相混合均匀，形成气-液-固三相流化状态，上侧壁出气口连接尾气吸收装置，经二级尾气吸收后，流经干燥器，干燥器的出口与大气采样器的进气口相连，整个实验装置处于负压的状态之中。本发明设备简单，提供了一种新的NOx尾气吸收方法，避免了传统吸收法中NOx吸收效率不高的缺点。

Description

一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统与方法
技术领域
本发明属尾气预处理技术领域，特别是涉及一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统与方法。
背景技术
NOx是一种重要的大气污染源，不仅对人体和动物的肺脏、心脏等器官具有强烈的致毒作用，而且还可以形成酸雾、酸雨和光化学烟雾、破坏臭氧层，给生态环境和人类生产、生活带来极大危害，所以含NOx废气治理已经成为环境保护的重要组成部分，也是工业投产运行的首要条件。目前氮氧化物的处理方法有还原法、等离子体活化法、生化法、吸附法和液体吸收法等。在以上处理方法中，由于碱液吸收法能将NOx回收为亚硝酸盐或硝酸盐产品，有一定的经济效益,而且工艺流程和设备也比较简单，技术路线成熟，所以广泛应用于工业废气中NOx的治理。但由于NOx的主要成分NO，其在水中溶解度很小，因此传统的吸收法对NOx的脱除效率不高。
PMS又名单过硫酸氢钾复合盐，可以在过渡金属、加热或紫外的情况下产生SO4-·并广泛应用于环境处理当中。本发明以PMS为氧化剂，以Co3O4/GO为催化剂，对尾气中的NOx进行催化氧化，解决了传统吸收法中NO难处理的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统与方法，以克服传统处理方法的不足同时能使气-液-固三相融合在一起，固相（催化剂）在液相中处于悬浮化状态，气相与液相进行充分的反应，提高NOx氧化效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，包括发生装置，气体缓冲罐，反应器，温控仪，一级吸收系统，二级吸收系统，干燥器，大气采样器，所述的发生装置的第一出气口连接气体缓冲罐，气体缓冲罐的第二出气口连接反应器的第一进气口，反应器上部的第三出气口连接一级吸收系统，所述的一级吸收系统、二级吸收系统、干燥器和大气采样器通过各自的进、出气管依次相连，发生装置顶部通过发生装置出气阀门连接贮料室，反应器内腔的下部安装有一层气体分布板，反应器的外壁上绑缚有温控仪的加热带，反应器的外壁上还贴有传感仪。
所述的反应器形状为筒状。
所述的反应器上部的第三出气口连通一级吸收系统的第二进气口，一级吸收系统的第四出气口连通二级吸收系统的第三进气口，二级吸收系统的第五出气口连通干燥器的第四进气口，干燥器的第六出气口连通大气采样器的第五进气口。
所述的贮料室的顶部为进料口。
所述的反应器的外壁上有一盲管，盲管内可插入温度计。
反应器设计成直立圆柱状，从底部进气，经过气体分布板，形成气-液-固三相混合体系，在气体动力和固体自身重力的作用下，使固体处于上下流动悬浮中。在分布板以上一定的位置，设置一个内置的盲管，插入温度计，把温控仪的加热带直接绑在反应器的表面给反应加热，通过温控仪来调节所需的反应温度。在其上侧壁设计个出气口，出气口通过管子连接到尾气吸收装置。由于NOx的密度比空气的密度大以及为了使NOx与PMS充分接触，采用下进气，上出气。出气经过干燥器连接到大气采样器，干燥器用来干燥气体来保护大气采样器，延长其使用寿命。大气采样器一是气体前进的动力，二是抽空气的时候，使反应器的上部形成一个负压的状态，使整个系统处于封闭的状态之下。
一种用于尾气NOx催化氧化的方法，包括；
1）关上发生装置的阀门，检测各装置之间的连接处密封性，把实验所用亚硝酸钠通过进料口加到贮料室中，盖上进料口的盖子；
2）打开温控仪给反应器加热，当温度计指示达到预设定的温度，打开发生装置出气阀门，让亚硝酸钠溶液均匀地流出；
3）同时启动大气采样器，使气体在封闭系统中运动，气相、液相和固相在反应器中混合，形成悬浮流化状态，这个过程中催化氧化NOx；
4）当达到设定的反应时间，先停止加热，关上大气采样器，把反应液从反应器中取出，同时把吸收液从一级吸收系统、二级吸收系统中取出，一次反应终止。
尾气中NOx难处理的主要原因是NO是NOx中的主要成分，其在水溶液中的溶解性很小。PMS在Co3O4/GO存在的情况下处理NOx的反应方程式：
Co2++HSO5 -Co3++SO4·+OH-
HSO5 -+e-SO4·+OH-
SO4·+e-SO4 2-
NOx—e-NO3 -
从以上反应可以看出PMS是氧化剂，发生器中产生的NOx很容易在反应器中被氧化成NO3-。在这个反应过程中存在气、液、固三相，又由气-液-固相间接触面积大、相间混合均匀、传热传质效果好和温度易于控制等优点，结合流化床特性设计了一套封闭的反应系统来处理尾气中的NOx。
有益效果
本发明优点有：
1）设备简单，用于尾气中NOx的处理成本低，气体通过大气采样器流入到反应器中具有强烈的作用，使气-液-固混合均匀，反应效果好，并且省掉了搅拌电机、搅拌桨装置。
2）不适用搅拌桨，系统密封效果更好，维护简单。
3）氧化过程中采用低温低压，使得操作安全，节省能源。
4）NOx在封闭的系统中利用，基本上不排放氮氧化物尾气，减少环境污染。
附图说明
图1为本发明总装配示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统和方法，系统主要包括：进料口1，贮料室2，发生装置出气阀门3，发生装置4，发生装置进气口5，气体缓冲罐6，第二出气口7，第一进气口8，反应器9，气体分布板10，温控仪11，传感仪12，加热带13，盲管14，第三出气口15，第二进气口16，一级吸收系统17，第四出气口18，第三进气口19，二级吸收系统20，第五出气口21，第四进气口22，干燥器23，第六出气口24，第五进气口25，大气采样器26。先用橡胶管子把各个系统连接起来，形成一个封闭的气路。发生装置4的出气口连接到气体缓冲罐6的进气口，给系统提供足够的NOx。温控仪11的传感仪12缠在反应器9的筒壁上，温控仪11的加热带13也绑在其上，通过调节温控仪11给体系加热到所需的温度。在实验开始时，先准备好实验所需，连接好管路，关上发生装置的阀门2，把实验所用亚硝酸钠通过进料口1加到贮料室2中，盖上进料口的盖子，打开温控仪11给反应器9加热，当温度计指示达到预设定的温度，打开发生装置出气阀门3，让亚硝酸钠溶液均匀地流出，同时启动大气采样器26，使气体在封闭系统中运动，气相、液相和固相在反应器9中混合，形成悬浮流化状态，这个过程中催化氧化NOx。当达到设定的反应时间，先停止加热，关上大气采样器26，把反应液从反应器9中取出，同时把吸收液从一级吸收系统17、二级吸收系统20中取出，一次反应终止。

Claims (6)

1.一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，包括发生装置(4)，气体缓冲罐(6)，反应器(9)，温控仪(11)，一级吸收系统(17)，二级吸收系统(20)，干燥器(23)，大气采样器(26)，其特征是：所述的发生装置(4)的第一出气口(5)连接气体缓冲罐(6)，气体缓冲罐(6)的第二出气口(7)连接反应器(9)的第一进气口(8)，反应器(9)上部的第三出气口(15)连接一级吸收系统(17)，所述的一级吸收系统(17)、二级吸收系统(20)、干燥器(23)和大气采样器(26)通过各自的进、出气管依次相连，发生装置(4)顶部通过发生装置出气阀门(3)连接贮料室(2)，反应器(9)内腔的下部安装有一层气体分布板(10)，反应器(9)的外壁上绑缚有温控仪(11)的加热带(13)，反应器(9)的外壁上还贴有传感仪(12)。
2.根据权利要求1所述的一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，其特征是：所述的反应器(9)形状为筒状。
3.根据权利要求1所述的一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，其特征是：所述的反应器(9)上部的第三出气口(15)连通一级吸收系统(17)的第二进气口(16)，一级吸收系统(17)的第四出气口(18)连通二级吸收系统(20)的第三进气口(19)，二级吸收系统(20)的第五出气口(21)连通干燥器(23)的第四进气口(22)，干燥器(23)的第六出气口(24)连通大气采样器(26)的第五进气口(25)。
4.根据权利要求1所述的一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，其特征是：所述的贮料室(2)的顶部为进料口(1)。
5.根据权利要求1所述的一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统，其特征是：所述的反应器(9)的外壁上有一盲管(14)，盲管(14)内可插入温度计。
6.一种使用权利要求1所述的一种用于尾气NOx催化氧化的吸收系统的方法，包括下列步骤：
1)关上发生装置的发生装置出气阀门(3)，检测各装置之间的连接处密封性，把实验所用亚硝酸钠通过进料口(1)加到贮料室(2)中，盖上进料口的盖子；
2)打开温控仪(11)给反应器(9)加热，当温度计指示达到预设定的温度，打开发生装置出气阀门(3)，让亚硝酸钠溶液均匀地流出；
3)同时启动大气采样器(26)，使气体在封闭系统中运动，气相、液相和固相在反应器(9)中混合，形成悬浮流化状态，这个过程中催化氧化NOx；
4)当达到设定的反应时间，先停止加热，关上大气采样器(26)，把反应液从反应器(9)中取出，同时把吸收液从一级吸收系统(17)、二级吸收系统(20)中取出，一次反应终止。
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