CN107998806A - 一种四氧化二氮泄漏物收集设备及其收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四氧化二氮泄漏物收集设备及其收集方法，四氧化二氮泄漏物收集设备包括收集管道和与其相连接的收集容器、以及废气处理模块、高负压吸引装置、电控模块等，所述收集容器与废气处理模块上安装有冷却系统，所述收集容器上部设有出气口，所述出气口通过吸气管路与负压吸引装置相连接，所述收集容器与负压吸引装置之间的吸气管路上安装有去除废气的吸收装置。通过负压吸引装置驱动，将泄漏在外的四氧化二氮液体/气体和二氧化氮经收集管道吸入设备内部的收集容器中，气液混合物经历气液分离、制冷液化将四氧化二氮液体收集起来，并且对尾气进行吸附过滤，去除尾气中的有毒有害物质，不仅收集效率高而且利于环保和节约资源。

Description

一种四氧化二氮泄漏物收集设备及其收集方法

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种用于在工作过程中收集四氧化二氮泄漏物的设备，以及应用该设备收集四氧化二氮泄漏物的方法。

背景技术

四氧化二氮能与许多燃料自燃，是一种优良的氧化剂，广泛应用于火箭推进剂中，分子式为N₂O₄，无色的气体，强氧化剂，沸点为21.5℃，在此温度下为液体但它的液态温度范围很窄，极易凝固和蒸发。常温下的四氧化二氮处于不断汽化的状态之中。悬浮于空气中的四氧化二氮减压立刻分解为二氧化氮气体。二氧化氮气体为棕红色，有神经麻醉性毒性。目前四氧化二氮在生产、工作过程中时有泄漏现象发生，四氧化二氮泄漏物包括液态和汽态的四氧化二氮以及二氧化氮等物质，由于四氧化二氮与二氧化氮这两种物质皆为剧毒产品，被排放到空气造成对环境污染，还会对人体、生物造成伤害，同时也造成资源浪费与其生产成本的上升，因此对其进行收集。

申请号为CN201310735030.2的发明专利提供了一种四氧化二氮尾气的回收利用系统，包括用于接收与输送四氧化二氮的接收器，接收器顶端排气端通过排气管与混合器的进气端连接，混合器上分别连接有空气管与用于输送四氧化二氮生产设备中尾气的四氧化二氮尾气管；混合器的出气端与吸收塔底部的进气端连接，吸收塔顶端连接有喷淋水管；吸收塔底端出液端连接有储酸槽。该发明利用四氧化二氮生产装置及装卸、转用中不能完全利用的四氧化二氮尾气，通过加水、空气进行充分反应，生产出浓度稀硝酸，以实现氧化二氮尾气的回收利用。

但该发明存在以下缺点，首先，该回收利用系统并未设置有过滤装置，反应后的二氧化氮直接排出大气中，而且在反应过程中少部分未发生反应的四氧化二氮气体也会随二氧化氮直接排出，环保性较差；其次，由于四氧化二氮与水、空气进行反应需要保证一定的压力，因此当压力装置出现问题时容易造成整个回收系统的崩溃，甚至出现大量四氧化二氮未经反应便排出到大气中，安全性能较低；另外，该回收系统限制了回收后四氧化二氮的可利用性，只能作为稀硝酸被再次利用，不利于节约资源。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种安全可靠，对四氧化二氮收集效率高，而且环保性能良好的四氧化二氮泄漏物收集设备，以及利用该设备进行四氧化二氮泄漏物收集的方法。

为了实现上述发明目的，采用如下技术方案：一种四氧化二氮泄漏物收集设备，包括收集管道和与其相连接的收集容器，其特征在于，所述收集容器与冷却系统相连接，收集容器上部设有出气口，所述出气口通过吸气管路与负压吸引装置相连接，所述收集容器与负压吸引装置之间的吸气管路上安装有去除废气的吸收装置，经所述吸收装置过滤后的废气通过所述负压吸引装置排出。本发明通过负压吸引装置驱动，将泄漏在外的四氧化二氮液体/气体和二氧化氮经收集管道吸入设备内部的收集容器中，气液混合物经历气液分离、制冷液化、尾气净化三个阶段，将四氧化二氮液体收集起来，对尾气进行吸附过滤，彻底去除尾气中的有毒有害物质，不仅收集效率高而且利于环保和节约资源。

优选的，所述收集容器的腔室内壁上安装有分隔板，所述分隔板外形状大小与收集容器的内侧壁相适应，将收集容器分为上部的气液分离区和下部的液体收集区，所述分隔板上设有至少一个连通气液分离区和下部的液体收集区的通孔。使气液混合物在分隔板上停留一段时间，充分冷凝，避免了混合液体未充分气液分离便进入收集容器下部。

优选的，所述分隔板具有向下倾斜的角度，所述角度为10°-30°。便于液体流入液体收集区。

优选的，所述分隔板为顶点向下的漏斗状，所述分隔板的侧壁具有外向凸起的弧度，所述弧度对应的圆心角为45°-90°。当泄漏液通过收集管道进入收集容器内后在重力作用下流至分隔板，由于分隔板形状为顶点向下的漏斗状，当混合液由水平方向进入容器并沿分隔板的侧壁向下滑动时，在离心力的作用下可以起到更好的气液分离效果。

优选的，所述分隔板内壁上设有螺旋状导流槽，所述螺旋状导流槽沿着分隔板内壁环绕设置并向下延伸至通孔处。液体在螺旋状导流槽的引导下进行离心运动，能够加快气液分离，提高收集效率。优选的，所述通孔设在分隔板的水平最低处。

优选的，所述吸收装置为至少一个吸附柱，所述吸附柱包括进气口和出气口，所述进气口与收集容器相连接，所述出气口与负压吸引装置相连接，用于将气体中的二氧化氮、四氧化二氮彻底过滤。

优选的，所述吸附柱为一柱状腔体，腔体内填充有吸附剂，腔体两端部均安装有防止吸附剂随气流流出的挡板。

优选的，所述吸附柱内安装有至少一组盘管，所述盘管内填充有制冷剂，所述盘管的上下两个开口端与制冷系统相连接形成冷却循环。

优选的，所述冷却系统包括设在收集容器外围的夹套容器、循环管路和制冷机，所述制冷机通过循环管路与夹套容器相连接并形成冷却循环，具有良好的制冷效果。

优选的，所述收集容器上部还设有排液口，所述排液口与延伸至收集容器底部的排液管相连接。可以利用气压将四氧化二氮液体排出收集容器。

优选的，所述出气口处安装有气液分离装置，所述气液分离装置为丝网除沫器，用于去除二氧化氮气体中残留的少量液体。

优选的，所述负压吸引装置为旋涡式气泵，负压吸引装置的吸气口与吸气管路相连接，负压吸引装置的排气口外接一排气管道，所述排气管道上设有一排气阀。

另外，本发明还提供一种使用上述收集设备收集四氧化二氮泄漏物的方法，包括以下步骤：

a、利用负压吸引装置和收集管道将四氧化二氮泄漏物抽取到收集容器内；

b、在收集容器内利用化学冷凝循环系统将气液混合物冷凝，液态四氧化二氮留在容器内，二氧化氮气体在负压吸引装置作用下流向吸收装置；

c、最后二氧化氮气体在负压吸引装置作用下进入吸收装置，吸收装置将气体中的二氧化氮、四氧化二氮等有害物质过滤掉，过滤后的气体经负压吸引装置排出设备外。

采用上述技术方案后，本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种四氧化二氮泄漏物收集设备及其收集方法，通过负压吸引装置驱动，将泄漏在外的四氧化二氮液体/气体和二氧化氮经收集管道吸入设备内部的收集容器中，气液混合物经历气液分离、制冷液化、尾气净化三个阶段，将四氧化二氮液体收集起来，并且对尾气进行吸附过滤，彻底去除尾气中的有毒有害物质，不仅收集效率高而且利于环保和节约资源。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为本发明一种四氧化二氮泄漏物收集设备示意图；

图2为本发明一种四氧化二氮泄漏物收集设备的一种实施例收集容器的结构示意图；

图3为本发明一种四氧化二氮泄漏物收集设备的另一种实施例收集容器的结构示意图；

图4为本发明一种四氧化二氮泄漏物收集设备吸收装置的结构示意图。

图中：收集管道1、收集容器2、出气口21、气液分离区22、液体收集区23、排液口24、排液管25、冷却系统3、夹套31、制冷机32、循环管路33、吸气管路4、负压吸引装置5、吸气口51、排气口52、吸收装置6、进气口61、出气口62、挡板63、分隔板7、通孔71、气液分离装置8、排气管道9、排气阀10。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和2所示，一种四氧化二氮泄漏物收集设备，包括收集管道1和与其相连接的收集容器2，收集管道1安装有吸嘴和用于开关的蝶阀，收集容器2上安装有压力表、液位开关，以实时监测容器内部四氧化二氮压力和液位，当液位达到额定容量时，系统即发出警报以提示操作人员。收集容器2与冷却系统3相连接，用于将吸入的气液混合物进行冷凝，并减少其蒸发量。收集容器2上部设有出气口21，出气口21通过吸气管路4与负压吸引装置5相连接，收集容器2与负压吸引装置5之间的吸气管路4上安装有去除废气的吸收装置6，吸气管路4还设有一开关阀，该开关阀也为蝶阀。本发明通过负压吸引装置5驱动，将泄漏在外的四氧化二氮液体/气体和二氧化氮经收集管道1吸入设备内部的收集容器2中，气液混合物经历制冷液化、气液分离、尾气净化三个阶段，将四氧化二氮液体收集起来，对尾气进行吸附过滤，彻底去除尾气中的有毒有害物质，不仅收集效率高而且利于环保和节约资源。

实施例一

如图2所示，收集容器2的腔室内壁安装有分隔板7，分隔板7将收集容器2分隔为上部的气液分离区22和下部的液体收集区23，分隔板7上设有至少一个连通气液分离区22和下部的液体收集区23的通孔71。使气液混合物在分隔板7上停留一段时间，充分冷凝，避免了混合液体未充分气液分离便进入收集容器2下部。为了便于液体流入液体收集区，分隔板7具有向下倾斜的角度，角度为10°-30°，最低点设有通孔71。

如图3所示，作为本发明实施例的进一步优选方式，吸收装置6为至少一个吸附柱，本发明实施例中采用6个吸附柱，确保更好地吸附效果，吸附柱包括进气口61和出气口62，进气口61与收集容器2相连接，出气口62与负压吸引装置5相连接，用于将气体中的二氧化氮、四氧化二氮彻底过滤。吸附柱为一柱状腔体，腔体内填充有吸附剂，可以起到良好的过滤作用，腔体两端部均安装有防止吸附剂随气流流出的挡板63。

作为本发明实施例的进一步优选方式，吸附柱内安装有至少一组盘管(图中未示出)，盘管内填充有制冷剂，盘管的上下两个开口端与制冷系统3相连接形成冷却循环，在废气处理过程中提前对吸收装置6的废气进行冷却，避免排出的气体造成烫伤等事故，而且还可以提高吸附效率。

如图1所示，作为本发明实施例的进一步优选方式，冷却系统3包括设在收集容器2外围的夹套容器31、循环管路32和制冷机33，夹套容器31内可装有制冷剂，制冷机33通过循环管路32与夹套容器31相连接并形成冷却循环，具有良好的制冷效果，进一步提高气液分离效率。

如图2所示，作为本发明实施例的进一步优选方式，收集容器2上部还设有排液口24，排液口24与延伸至收集容器2底部的排液管25相连接。可以利用气压将四氧化二氮液体排出收集容器2，例如在容器顶部开设一压力口，向收集容器2内注入高压氮气，在气压作用下液体四氧化二氮通过排液管25和排液口24排出。

如图1所示，作为本发明实施例的进一步优选方式，出气口21处安装有气液分离装置8，气液分离装置为丝网除沫器，用于去除气体混合物中的二氧化氮、四氧化二氮。

作为本发明实施例的进一步优选方式，负压吸引装置5为旋涡式气泵，负压吸引装置5的吸气口51与吸气管路4相连接，负压吸引装置5的排气口52外接一排气管道9，所述排气管道上设有一排气阀10。漩涡式气泵的叶轮由数十片叶片组成，气体进入气泵后受到离心力的作用向叶轮的边缘运动，然后进入泵体环行空腔，重新从叶片的起点以同样的方式再进行循环。叶轮旋转所产生的循环气流，以极高的能量离开气泵。气泵采用专用电机，结构紧凑，体积小，重量轻，噪音低，负压参数满足设计要求。

实施例二

如图3所示，本实施例与上述实施例不同之处在于分隔板7的设计，收集容器2的腔室内壁安装有分隔板7，分隔板7将收集容器分隔2为上部的气液分离区22和下部的液体收集区23，分隔板7为顶点向下的漏斗状，分隔板7上设有至少一个连通气液分离区22和下部的液体收集区23的通孔71。优选的，通孔71设在分隔板7的水平最低处。当泄漏液通过收集管道1进入收集容器2内后在重力作用下流至分隔板7，由于分隔板7形状为顶点向下的漏斗状，当混合液由水平方向进入收集容器2时，液体初始在水平方向运动，由于惯性和重力的作用，在隔板7侧壁上做下滑的离心运动，在离心力的作用下可以起到更好的气液分离效果。

优选的，分隔板7内壁上设有螺旋状导流槽(图中未示出)，螺旋状导流槽沿着分隔板7内壁环绕设置并向下延伸至通孔71处，螺旋状导流槽可以为一个或并列的多个，布满分隔板7的内壁，增加了气液混合物在气液分离区22的停留时间，气液混合物在螺旋状导流槽的引导下进行离心运动，能够加快气液分离，提高收集效率。

实施例三

本实施例与上述实施例的仅在于将旋涡式气泵替换为真空泵，采用真空泵来吸取四氧化二氮废液、废气。

下面结合本发明的具体工作过程进行描述：

如图1所示，当需要进行泄漏液的收集工作时，打开设备的控制开关及各个管道的阀门，通过负压吸收装置5作为驱动力将泄漏液/气通过收集管道1吸入收集容器2的气液分离区22内，通过冷却系统3对气液混合物进行冷凝，减少液体蒸发量，而由于收集容器2设有分隔板7，分隔板7形状为顶点向下的漏斗状，当混合液由水平方向进入收集容器2时，液体初始在水平方向运动，由于惯性和重力的作用，在隔板7上做下滑的离心运动，在离心力的作用下可以起到更好的气液分离效果，可以达到良好的气液分离效果。随着气液分离过程，四氧化二氮液体进入液体收集区23，二氧化氮气体及部分少量四氧化二氮液体/气体向负压吸收装置5方向流动，通过气液分离装置8进一步的去处气体中的四氧化二氮液体，并经过吸收装置6的过滤去除有毒有害气体达到排放指标，最终气体经过负压吸引装置5的排汽管道9排入大气。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种四氧化二氮泄漏物收集设备，包括收集管道和与其相连接的收集容器，其特征在于，所述收集容器与冷却系统相连接，收集容器上部设有出气口，所述出气口通过吸气管路与负压吸引装置相连接，所述收集容器与负压吸引装置之间的吸气管路上安装有去除废气的吸收装置，经所述吸收装置过滤后的废气通过所述负压吸引装置排出。

2.如权利要求1所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述收集容器的腔室内壁上安装有分隔板，所述分隔板外形状大小与收集容器的内侧壁相适应，将收集容器分为上部的气液分离区和下部的液体收集区，所述分隔板上设有至少一个连通气液分离区和液体收集区的通孔。

3.如权利要求2所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述分隔板具有向下倾斜的角度，所述倾斜的角度为10°-30°。

4.如权利要求2所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述分隔板为顶点向下的漏斗状，分隔板的侧壁具有外向凸起的弧度，所述弧度对应的圆心角为45°-90°。

5.如权利要求4所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述分隔板内壁上设有螺旋状导流槽，所述螺旋状导流槽沿着分隔板内壁环绕分布并向下延伸至通孔处，所述通孔设在分隔板的水平最低处。

6.如权利要求1所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述吸收装置为至少一个吸附柱，所述吸附柱包括进气口和出气口，所述进气口与收集容器相连接，所述出气口与负压吸引装置相连接。

7.如权利要求6所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述吸附柱为一柱状腔体，腔体内填充有吸附剂，腔体两端部通过螺栓安装有防止吸附剂随气流流出的挡板。

8.如权利要求7所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述吸附柱内安装有至少一组盘管，所述盘管内填充有制冷剂，所述盘管的上下两个开口端与制冷系统相连接形成冷却循环。

9.如权利要求1-8任一所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述冷却系统包括设在收集容器外围的夹套容器、循环管路和制冷机，所述制冷机通过循环管路与夹套容器相连接并形成冷却循环。

10.如权利要求1所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述收集容器上部设有排液口，所述排液口与延伸至收集容器底部的排液管相连接。

11.如权利要求1所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述出气口处安装有气液分离装置，所述气液分离装置为丝网除沫器。

12.如权利要求1所述的四氧化二氮泄漏物收集设备，其特征在于，所述负压吸引装置为旋涡式气泵，负压吸引装置的吸气口与吸气管路相连接，负压吸引装置的排气口外接一排气管道，所述排气管道上设有一排气阀。

13.一种四氧化二氮泄漏物收集方法，其特征在于，使用如权利要求1-12任一所述的收集设备，执行以下步骤：

a、利用负压吸引装置和收集管道将四氧化二氮泄漏物抽取到收集容器内；

b、在收集容器内利用冷却系统将气液混合物冷凝，液态四氧化二氮留在收集容器内，二氧化氮气体在负压吸引装置作用下流向吸收装置；

c、最后二氧化氮气体在负压吸引装置作用下进入吸收装置，吸收装置将气体中的二氧化氮、四氧化二氮等有害气体过滤掉，过滤后的气体经负压吸引装置排出设备外。