CN103920385A - 一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法 - Google Patents
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Abstract
一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，是将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，经过两级稀硝酸HNO3与过氧化氢H2O2联合氧化吸收成硝酸，再用氢氧化钾KOH碱液转化为钾肥。本发明能适应废气压力、浓度和流量不断变化的工况，通过采用大液体喷淋量和冷却釜液的方法，能及时移除吸收热，达到控制温度的目的。本发明解决了NO迅速氧化、降低亚硝酸和亚硝酸盐含量、吸收放热三个技术瓶颈。本发明将高浓度四氧化二氮废气吸收处理，减少了有毒酸性气体排放，防止大气污染，有显著的环保效益。将四氧化二氮废气转换为钾肥，变废为宝，创造了经济效益，抵消了处理成本，也为硝酸工业尾气处理提供了一条新的途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种氮氧化物废气处理方法，具体地说是一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法。
背景技术
在航天发射场，四氧化二氮（N2O4）液体在转加注过程中，挥发成气态的四氧化二氮（N2O4）、二氧化氮（NO2）和氮气（N2）的混合气体，这些废气需要从储罐和设备中排放出来，排放物在空气中形成剧毒的黄烟，严重地污染大气，对环境和人身健康造成很大危害。因此，需要一种处理四氧化二氮废气的技术，及时地将废气转化为环境友好的物质再利用。目前，国、内外使用比较广泛的氮氧化物废气的处理方法可分为干法和湿法两大类，其中干法包括非选择性催化还原法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法及吸附法；湿法包括吸收法、吸收还原法和络合吸收法等。非选择性催化还原法用H2、CO等废气作为还原剂催化还原使NOx转化为N2；选择性催化还原法用NH3等还原剂在金属催化下，在300～ 400℃将NOx还原为N2和H2O；选择性非催化还原法用氨或尿素作为还原剂，在850℃～1100℃范围内还原NOx为N2的方法；吸附法用分子筛或活性炭等吸附；吸收还原法用尿素、高锰酸钾、亚硫酸盐等溶液吸收NOx，转化为HNO3、N2、CO2、MnO2、Na2SO4等；吸收法使用水、酸或碱溶液吸收NOx，转化为HNO3或硝酸盐。由于现场环境不能使用高温方法，吸附法处理不了高浓度废气，因此干法不适用于该废气的处理。用尿素、高锰酸钾、亚硫酸盐溶液吸收还原NOx，需要消耗额外的化学品，成本较高，尿素吸收产生大量的气体，高锰酸钾和亚硫酸盐溶液吸收产生二次污染，水或酸吸收，尾气达不到排放要求，碱吸收，则强致癌物亚硝酸盐浓度过高。美国专利US005637282A描述了一种碱性过氧化氢溶液吸收低浓度氮氧化物的方法，美国专利US006039783A描述了一种将低浓度氮氧化物废气转化为化肥的吸收方法和设备，这些专利处理的是低浓度氮氧化物，产物中亚硝酸盐含量超标。
据申请人所知：能将60%以上高浓度的四氧化二氮废气处理为钾肥，使尾气中氮氧化物和亚硝酸盐含量都达到国家排放标准的吸收技术，还未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能适应连续变工况的将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法。该方法吸收液中亚硝酸盐含量小于0.5 ppm的国家排放标准，尾气中氮氧化物含量小于100 mg/m3的国家排放标准。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，其特征在于：将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，经过两级稀硝酸HNO3与过氧化氢H2O2联合氧化吸收成硝酸，再用氢氧化钾KOH碱液转化为钾肥；具体方法如下：
在间歇和连续操作模式下，将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，在压力0.02～0.2MPa、流量100～200Nm3/h的条件下进入一级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；一级尾气进入二级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；二级尾气再进入三级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为16～20%的氢氧化钾碱液吸收，将二级尾气中的二氧化氮 NO2转化为硝酸钾溶液KNO3，将微量一氧化氮NO转化为亚硝酸钾KNO2；三级尾气达到排放标准通过高空排放；各吸收塔吸收液流量为12～13 m3/h。
进一步的，本发明还包括：当一级吸收塔、二级吸收塔与三级吸收塔，塔釜吸收液温度达到35℃时，将塔釜吸收液经回流管回流至相应储箱，并通过回流管上安装的水冷却器对塔釜吸收液进行冷却，而后泵送至相应吸收塔。
更进一步的，将硝酸钾溶液至暴晒池，水分蒸发后回收固体硝酸钾KNO3化肥。
N2O4（NO2）的吸收是放热反应，会导致吸收液温度升高，当温度超过35℃以后，吸收效果很差，移除反应热是本发明所解决的另一个技术问题。通过采用大液体喷淋量和冷却釜液的方法，及时移除了吸收热，达到控制温度的目的。
四氧化二氮（含二氧化氮）在水中的吸收，是一种快速的化学反应，反应式如（R1）～（R7）：
N2O4 ?? 2NO2 （R1）
NO2 + 1/3H2O → 2/3HNO3 + 1/3NO （R2）
N2O4 + 2/3H2O → 4/3HNO3 + 2/3NO （R3）
NO2 + KOH → 1/2KNO3 + 1/2KNO2 + 1/2H2O （R4）
N2O4 + 2KOH → KNO3 + KNO2 + H2O （R5）
NO + H2O2 → NO2 + H2O（R6）
HNO3 + KOH → KNO3 + H2O（R7）
N2O4和NO2会发生平衡转化，因此N2O4中含有一定的NO2，反应式（R1）～（R3）表明，N2O4（NO2）在H2O中的吸收，都有NO生成，NO在H2O中的溶解度很小，容易从吸收液中挥发出来，遇空气部分氧化为NO2，造成尾气中氮氧化物浓度超标，这是H2O吸收NOx的一个技术难题。反应式（R4）～（R5）表明，N2O4（NO2）不能直接用碱液吸收，否则吸收液中亚硝酸盐含量很高。吸收介质的选择，是本发明需要解决的关键问题。
本发明其一级吸收塔与二级吸收塔的吸收介质选用HNO3和H2O2的混合溶液，是因为HNO3和H2O2具有强氧化作用，能将吸收中生成的一氧化氮NO不断氧化为二氧化氮NO2，被溶液再次吸收，如反应式（R6），同时也能将亚硝酸HNO2氧化为硝酸HNO3，将少量亚硝酸钾KNO2氧化为硝酸钾KNO3，而最终吸收液只有硝酸，不带进别的成份，H2O2在吸收中被消耗；再经过第三级氢氧化钾KOH碱液吸收，将二级尾气中的二氧化氮NO2转化为硝酸钾KNO3，将微量一氧化氮NO转化为亚硝酸钾KNO2，达到尾气中氮氧化物NOx含量小于100 mg/m3的国家排放标准，吸收液中亚硝酸钾KNO2含量小于0.5 ppm的国家排放标准。产生的硝酸溶液和氢氧化钾溶液中和生成重量百分比16%～20% 的硝酸钾溶液，经暴晒后成固体钾肥，暴晒中残留的H2O2能将少量KNO2氧化为KNO3而自身消耗和分解。
本发明用两级稀硝酸与过氧化氢酸液联合吸收结合一级氢氧化钾碱液吸收的方法，达到将高浓度四氧化二氮转化为钾肥的目的。氮氧化物是一种主要的大气污染物，必须处理到国家标准才能排放，高浓度四氧化二氮废气污染极其严重，将其吸收处理，减少了有毒酸性气体排放，防止大气污染，有显著的环保效益。将四氧化二氮废气转换为钾肥，变废为宝，创造了经济效益，抵消了处理成本，也为硝酸工业尾气处理提供了一条新的途径。
本发明已经在甘肃某基地应用，实践证明尾气中氮氧化物浓度和吸收液中亚硝酸盐含量都能达到国家排放标准。本发明能适应废气压力、浓度和流量不断变化的工况，通过采用大液体喷淋量和冷却釜液的方法，能及时移除吸收热，达到控制温度的目的。本发明解决了一氧化氮NO迅速氧化、降低亚硝酸和亚硝酸盐含量、吸收放热三个技术瓶颈。
使用用于高浓度四氧化二氮废气无害化处理的设备实现本发明。所述的用于高浓度四氧化二氮废气无害化处理的设备结构大致如下：
一种用于高浓度四氧化二氮废气无害化处理的设备，其特征在于：包括一级吸收塔、二级吸收塔与三级吸收塔；各级吸收塔顶部连接有进气管路与吸收液进液管，一级吸收塔的进气管路连接被处理气源，二级吸收塔进气管路与一级吸收塔连接，三级吸收塔进气管路与二级吸收塔连接，一级、二级吸收塔的吸收液进液管连接酸液储箱，三级吸收塔的吸收液进液管连接碱液储箱，各个吸收液进液管上安装有液泵，各级吸收塔底部设有与相应储箱连接的塔釜液回流管，塔釜液回流管上安装有水冷却器。该设备与本发明同日提交发明专利申请，名称常压法吸收高浓度氮氧化物的设备。
附图说明
图1是用于高浓度四氧化二氮废气无害化处理的设备，也是本发明四氧化二氮废气吸收方法流程图；
图2是H2O2浓度控制流程图；
图3是碱液浓度控制流程图。
图中：1—酸液储箱，2—H2O2储罐，3—一级吸收液泵，4—一级吸收液进液管，5—一级吸收液电磁流量计，6—一级吸收液调节阀，7—一级吸收塔，8—一级液位计，9—一级釜液开关阀，10—一级塔釜液回收管，11—N2O4废气气源，12—废气孔板流量计，13—一级进气调节阀，14—一级尾气管，也是二级吸收塔进气管路，15—二级吸收塔，16—二级吸收液泵，17—二级吸收液进液管，18—二级塔釜液回流管，19—二级尾气管，也是三级吸收塔进气管路，20—三级吸收塔，21—碱液储箱，22—三级吸收液泵，23—三级吸收液进液管，24—三级塔釜液回流管，25—配碱箱，26—三级尾气管，27—酸液排出管路，28—碱液排出管路，29—一级水冷却器，30—二级水冷却器，31—三级水冷却器，32—H2O2泵，33—配液管，34—H2O2电磁流量计，35—电动开关阀，36—配碱循环泵，37—低浓度碱液管，38—高浓度碱液管，39—pH变送器。
具体实施方式
如图1所示：一种用于高浓度四氧化二氮废气无害化处理的设备，包括一级吸收塔7、二级吸收塔15与三级吸收塔20；各级吸收塔顶部连接有进气管路与吸收液进液管；即一级吸收塔7顶部设有一级进气管路以及一级吸收液进液管4，二级吸收塔15顶部设有一级尾气管14以及二级吸收液进液管17，三级吸收塔20顶部设有与二级吸收塔连接的二级尾气管19以及三级吸收液进液管23；一级进气管路与被处理N2O4废气气源11连接，二级吸收塔进气管路14与一级吸收塔7连接，三级吸收塔进气管路19与二级吸收塔15连接；三级吸收塔20设有三级尾气管26，三级尾气管26出口与大气直接连通。
一级吸收液进液管4与二级吸收液进液管17连接酸液储箱1，三级吸收液进液管23连接碱液储箱21；各个吸收液进液管上安装有液泵，即一级吸收液进液管4安装一级吸收液泵3，二级吸收液进液管17安装二级吸收液泵16，二级吸收液进液管23安装三级吸收液泵22；各级吸收塔底部设有与相应储箱连接的塔釜液回收管，塔釜液回收管上安装有水冷却器，即一级吸收塔7底部设有与酸液储箱1连接的一级塔釜液回收管10，二级吸收塔15设有与酸液储箱1连接的二级塔釜液回收管18，三级吸收塔20设有与碱液储箱21连接的三级塔釜液回收管24；一级塔釜液回流管10上安装有一级水冷却器29，二级塔釜液回流管18上安装有二级水冷却器30，三级塔釜液回流管24上安装有三级水冷却器31。
一级进气管路安装有废气孔板流量计12与一级进气调节阀13，分别用于观察进气流量与调节进气流量；一级吸收液泵3的出液口端一级吸收液进液管4上依次安装一级吸收液电磁流量计5与一级吸收液调节阀6，分别用于观察进液流量与调节进液流量；一级吸收塔7下部安装一级液位计8，一级塔釜液回流管10上安装一级釜液开关阀9，一级液位计8与一级釜液开关阀9电连接，当液位达到设定值时，一级釜液开关阀9自动开启；酸液储箱1连接有H2O2储罐2，酸液储箱1底部安装酸液排出管路27，碱液储箱21连接有配碱箱25，碱液储箱21底部安装碱液排出管路25。
一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，是在间歇和连续操作模式下，将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，在压力0.02～0.2MPa、流量100～200Nm3/h的方法条件下进入一级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；一级尾气进入二级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；二级尾气再进入三级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为16～20%的氢氧化钾碱液吸收，将二级尾气中的二氧化氮 NO2转化为硝酸钾溶液KNO3，将微量一氧化氮NO转化为亚硝酸钾KNO2；三级尾气达到排放标准通过高空排放；各吸收塔吸收液流量为12～13 m3/h。具体实施的主要步骤有：
第一、吸收液配备
酸液储箱体积10 m3，配制3%～5%的稀硝酸和2%的H2O2溶液共7 m3；碱液储箱体积10 m3，配制16%～20%的KOH碱液3 m3。
第二、吸收液循环和流量控制
用吸收液泵将吸收液输送至吸收塔的塔顶进液管，从液体分布器中均匀喷洒于填料表面，经过填料层后，流至塔釜，从塔釜排入酸液或碱液储箱，形成循环。通过电磁流量计、流量控制仪和电动调节阀，控制吸收液流量为12~13 m3/h。
第三、吸收塔液位控制
用液位变送器、液位控制仪和电动开关阀控制塔釜液位在600～800mm之间，以便实现液封，防止气体从塔釜溢出。
第四、吸收液温度控制
吸收液温度控制采用两种方式，一是采用大液体喷淋量，迅速带走热量，二是在吸收塔的釜液回流管路上设置水冷却器，对排出的釜液进行冷却。
第五、N2O4废气流量控制
开启进气阀，让N2O4废气从塔顶进入吸收塔，用孔板流量计、流量控制仪和调节阀控制废气流量为150 Nm3/h。
第六、吸收过程
废气经过两级稀HNO3和H2O2吸收后，绝大部分N2O4（NO2）转化为硝酸溶液，少量尾气进入第三级碱吸收塔生成KNO3溶液，尾气达到排放标准后通过高空排放进入空气。
第七、酸碱吸收液中和
将2/3酸吸收液泵入碱液储箱进行中和，调节碱浓度，用工业pH计控制中和至pH=6～8，生成的硝酸钾溶液排出至室外暴晒池，蒸发掉水分后形成固体硝酸钾化肥。
第八、排放物浓度检测
尾气排放管上设NOx浓度检测仪，自动检测记录NOx浓度，吸收液中和后用离子色谱检测亚硝酸盐含量。
下面结合图1对本发明的方法流程作进一步详细描述。下文涉及的化学品百分比均为质量百分比浓度。
酸液储箱1中配好3%～5%的硝酸和2%的H2O2溶液共7 m3，30%的H2O2原料装在储罐2中，用一级吸收液泵3将稀硝酸吸收液从酸液储箱1中泵入一级吸收塔7的塔顶，吸收液经过一级吸收液电磁流量计5与一级吸收液调节阀6，用反馈控制调节流量至12.5～15 m3/h。稀硝酸吸收液以射流的方式从一级吸收塔喷淋而下，
通过填料层后，流入塔釜，塔釜有磁翻板式一级液位计8和电动的一级釜液开关阀9，控制塔釜液位为600～800mm，当釜液积累到800mm高后，一级釜液开关阀打开，釜液经过冷却后流回酸液储箱1，吸收液不断循环，直至吸收结束；一级水冷却器29的冷却水进口温度控制在25℃以下，流量为1m3/h，釜液冷却后温度降至30℃以下。
二级吸收液泵16将稀硝酸吸收液17从酸液储箱1中泵入二级吸收塔15的顶部，从液体分布器中喷淋而下以射流形式通过填料层，流入塔釜，釜液18经过冷却后流回酸液储箱1，吸收液不断循环，直至吸收结束，二级流量和液位参数同一级，二级水冷却器30的冷却水进口温度控制在25℃以下，流量为1m3/h，釜液18冷却后温度降至30℃以下。
碱液储箱21中装入3m3软化水，500 kg固体KOH原料装在配碱箱25中，按照图3的方法配制成16%～20%的碱液，用三级吸收液泵22将吸收液泵至三级吸收塔20顶部，以射流型式通过填料层、塔釜后，釜液24经过冷却后流回碱液储箱21中，碱吸收液不断循环直至吸收结束，三级液位和流量参数同一级，三级水冷却器31的冷却水进口温度控制在25℃以下，流量为1 m3/h，三级塔釜液冷却后温度降至30℃以下。
开启三个吸收液泵后，流量调节至12.5～15 m3/h，塔釜液位控制在600～800 mm，15分钟后，填料层完全湿润，流量、液位稳定后，开启电动的一级进气调节阀13。N2O4废气11经过孔板流量计12、一级进气调节阀13进入一级吸收塔7的顶部，调节流量至150 Nm3/h，气液在塔顶接触，向下运动，气体的冲击使吸收液雾化，促使气液充分混合。气液混合的过程中发生快速的化学反应，生成2/3的HNO3和1/3的NO，同时放热，大液体喷淋量能够有效地带走热量，降低塔顶温度，低温有利于吸收。NO难溶于水，因塔顶压力高，NO会随着液体向下运动至填料层，在运动的过程中，NO被H2O2和HNO3氧化，生成NO2，重新被H2O吸收生成HNO3，如此反复氧化吸收，至填料层底部，气液进入塔釜，实现气液分离，液体流回酸液储箱1，未吸收的尾气通过一级尾气管14进入二级吸收塔15，继续进行氧化吸收过程，二级尾气从塔釜分离出来后，通过二级尾气管19进入三级碱吸收塔20，二级尾气的主要成份是挥发出来的NO2和少量未吸收的NO，称谓酸气，在三级碱吸收塔20中，酸气被KOH中和，生成KNO3和少量KNO2，吸收液流回碱液储箱21，三级尾气通过三级尾气管26经过NOx浓度监测仪后，高空排放进入大气。
吸收结束后，将2/3酸液从酸液储箱1泵入碱液储箱21进行中和。
图2是H2O2的配制流程：30%的H2O2原料液储存在储罐2中，用H2O2泵32将H2O2溶液经配液管33输送至酸液储箱1中，H2O2流量用配液管33安装的H2O2电磁流量计34、电动开关阀35和H2O2泵32控制，当累积流量达到0.5m3后，关H2O2泵32和电动开关阀35，此时酸液中H2O2浓度为2%，1h后酸液中的H2O2消耗至0.1%之后，再次开启H2O2泵32和电动开关阀35，H2O2泵送0.5 m3的H2O2至酸液储箱1中，维持H2O2浓度在0.1%～2%，直至吸收结束。
碱液配制流程见图3：碱液储箱21中装入3 m3软化水，500 kg 固体KOH装入配碱箱25中，用配碱循环泵36将低浓度碱液经低浓度碱液管37输送至配碱箱25中，溶解固体KOH后的高浓度碱液经过高浓度碱液管38，流回到碱液储箱21，KOH的溶解有一定时间，碱液浓度随KOH的不断溶解而升高，最终达到16%~20%。
吸收结束后，将酸液储箱1中的2/3硝酸泵至碱液储箱21中，中和至pH = 3～4，用pH变送器39检测pH值，再在中和液中加入适量KOH，使pH = 6～8为止。
中和结束后，将硝酸钾溶液从碱液储箱21中泵至室外暴晒池，水分蒸发后回收固体KNO3化肥。
工程实例
将摩尔含量60%的四氧化二氮废气，在压力0.02～0.2MPa、流量150Nm3/h的方法条件下进入一级吸收塔，一次处理总量450Nm3，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，吸收液体积7 m3，一级尾气进入二级吸收塔，二级吸收塔的吸收液与一级吸收塔的吸收液相同；二级尾气再进入三级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为16～20%的氢氧化钾碱液吸收，碱吸收液体积3m3；吸收液流量12.5～15m3/h；塔釜液位600～800 mm；釜液冷却水流量1 m3/h，冷却水进口温度25℃；吸收时间3h；吸收结束后HNO3浓度16%，中和后KNO3浓度16%；三级尾气中NOx浓度小于100 mg/m3，达到排放标准通过高空排放；吸收液中KNO2含量小于0.5ppm。
Claims (3)
1.一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，其特征在于：将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，经过两级稀硝酸HNO3与过氧化氢H2O2联合氧化吸收成硝酸，再用氢氧化钾KOH碱液转化为钾肥；具体方法如下：
在间歇和连续操作模式下，将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，在压力0.02～0.2MPa、流量100～200Nm3/h的方法条件下进入一级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；一级尾气进入二级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；二级尾气再进入三级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为16～20%的氢氧化钾碱液吸收，将二级尾气中的二氧化氮 NO2转化为硝酸钾溶液KNO3，将微量一氧化氮NO转化为亚硝酸钾KNO2；三级尾气达到排放标准通过高空排放；各吸收塔吸收液流量为12～13 m3/h。
2.如权利要求1所述的一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，其特征在于：当一级吸收塔、二级吸收塔与三级吸收塔，塔釜吸收液温度达到35℃时，将回流至相应储箱的吸收液用水冷却器进行冷却，使其温度降至30℃以下，而后输送至相应吸收塔。
3.如权利要求1或2所述的一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，其特征在于：将硝酸钾溶液至暴晒池，水分蒸发后回收固体硝酸钾KNO3化肥。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106145071A (zh) * | 2015-04-03 | 2016-11-23 | 北京航天试验技术研究所 | 一种四氧化二氮废液处理装置及其废液处理方法 |
| CN110813032A (zh) * | 2019-09-28 | 2020-02-21 | 中国人民解放军63605部队 | 一种四氧化二氮废液的智能化自调控吸收装置 |
| CN111185136A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-05-22 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 四氧化二氮吸收剂及制备方法和应用 |
| CN112007496A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-01 | 中国人民解放军63921部队 | 一种处理四氧化二氮废液的方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2205788A1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-11-23 | Matthew Lincoln Wagner | Direct oxygen injection in nitric acid production |
| US7207779B2 (en) * | 2004-08-18 | 2007-04-24 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. | Impeller for radial-flow heat dissipating fan |
| WO2010075751A1 (zh) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Huang Liwei | 一种电化学法吸收处理有害废气的方法 |
| CN102407068A (zh) * | 2010-09-25 | 2012-04-11 | 潍坊信誉环境工程有限公司 | 一种用于吸收NOx的酸性水溶液及应用其净化含NOx废气的方法 |
| CN103691287A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-02 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种四氧化二氮尾气的回收利用系统 |
-
2014
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2205788A1 (en) * | 1996-05-23 | 1997-11-23 | Matthew Lincoln Wagner | Direct oxygen injection in nitric acid production |
| US7207779B2 (en) * | 2004-08-18 | 2007-04-24 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. | Impeller for radial-flow heat dissipating fan |
| WO2010075751A1 (zh) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Huang Liwei | 一种电化学法吸收处理有害废气的方法 |
| CN102407068A (zh) * | 2010-09-25 | 2012-04-11 | 潍坊信誉环境工程有限公司 | 一种用于吸收NOx的酸性水溶液及应用其净化含NOx废气的方法 |
| CN103691287A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-02 | 安徽淮化股份有限公司 | 一种四氧化二氮尾气的回收利用系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张统: "《航天发射污染控制》", 28 February 2013, 北京-国防工业出版社 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106145071A (zh) * | 2015-04-03 | 2016-11-23 | 北京航天试验技术研究所 | 一种四氧化二氮废液处理装置及其废液处理方法 |
| CN110813032A (zh) * | 2019-09-28 | 2020-02-21 | 中国人民解放军63605部队 | 一种四氧化二氮废液的智能化自调控吸收装置 |
| CN110813032B (zh) * | 2019-09-28 | 2022-05-27 | 中国人民解放军63605部队 | 一种四氧化二氮废液的智能化自调控吸收装置 |
| CN111185136A (zh) * | 2020-01-18 | 2020-05-22 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 四氧化二氮吸收剂及制备方法和应用 |
| CN111185136B (zh) * | 2020-01-18 | 2022-03-25 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 四氧化二氮吸收剂及制备方法和应用 |
| CN112007496A (zh) * | 2020-08-25 | 2020-12-01 | 中国人民解放军63921部队 | 一种处理四氧化二氮废液的方法及系统 |
| CN112007496B (zh) * | 2020-08-25 | 2024-08-16 | 中国人民解放军63921部队 | 一种处理四氧化二氮废液的方法及系统 |
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