CN207203836U - 一种NOx气体的氧化吸收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种NOx气体的氧化吸收装置，它解决了现有技术产生的废气排放严重污染环境等问题，其特征在于：在吸收罐（5）上设置了氧气进气管（10）、混合气进气管（9）和出气管（2），在反应釜和吸收罐（5）之间设置了气体混合反应室（1），通过两只Y型气管分别与反应釜排气口和吸收罐的进气管相连。具有结构合理、安装方便、使用安全、保护环境等优点，具有广泛的应用推广价值。
Description
技术领域：
本实用新型属于环境保护技术领域，尤其是涉及到一种NOx气体的氧化吸收装置。
背景技术：
氮氧化物（NOx）由于在大气中易于形成硝酸型酸雨、光化学烟雾以及破坏臭氧层，因此是危害最大、最难处理的大气污染物之一，给自然环境和人类生产生活带来严重的危害。我国是NOx气体排放大国，NOx污染的范围和程度也相当严重。譬如近年来，频频爆发于全国各地的雾霾就是明证。因此，如何有效减少氮氧化物（NOx）的产生及排放量，是我国环境保护长期面临的一个重要课题。
氮氧化物（NOx）主要来源之一是汽车尾气、火力发电站和其它石化燃料的燃烧等，其贡献率可达50％以上，这类气体排放时温度较高，通常采用选择性催化还原法(Selective Catalytic Recudtion，SCR)处理，所用的还原剂包括NH3或一些烃类；另一个重要来源是大量采用硝化/亚硝化反应的精细化工及制药等行业、硝酸制造等基本工业过程产生的工业NOx废气，其贡献率达30％以上。与燃煤电厂排放的含NOx烟气不同，化工、制药等工厂排放的工业NOx废气总量较少，但排放浓度高，瞬间浓度可达到20000ppm，对排放周边局部区域的环境污染严重，因而对这类NOx废气的治理更是迫在眉睫。
这类废气的主要特点有：(1)氧气含量高，可达到20％左右，几乎与空气相同；(2)水汽含量高，可达到饱和湿含量；其水汽部分来自于空气，部分来自于自身的反应系统；(3)NOx氧化度低，部分企业排放废气中NOx氧化度(NO2/NOx之比)可低于10％；(4)常温、常压排放；(5)精细化工厂、制药厂废气呈非连续、间歇性排放，主要是由于这类企业大部分产品的生产过程为间歇式生产工艺。
由于其与燃煤烟气排放特征的差异，常用的高温条件下以氨(NH3)为还原剂的选择性催化还原NOx脱除技术(NH3-SCR)并不适合，而常温常压操作、对NOx浓度波动不敏感并且可回收(亚)硝酸盐的碱液吸收法更适合工业NOx废气的处理。基于此，我们发明一种模块化NOx气体的氧化吸收装置，该装置利用O2将NOx气体中的NO氧化成NO2，然后利用加有氧化剂（如H2O2、HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO等）或还原剂（如CO(NH2)2、Na2SO3、(NH4)2SO3、Na2S或Na2S2O3等）的碱液来吸收NO2，由于吸收前先让O2与NOx中的NO充分反应，提高了NOx气体的氧化度，所以它能有效吸收精细化工厂或制药企业生产过程中产生的NOx气体，减少直至消除NOx气体的排放，达到保护环境的目的。
发明内容：
本实用新型的目的就是针对现有的NOx气体吸收装置在实际生产和实验中的不足等问题，为市场提供一种可重复使用的模块化的NOx气体氧化吸收装置。
本实用新型的技术方案：它包括反应釜和吸收罐等，在吸收罐的罐盖上设置了氧气进气管、混合气进气管和出气管。氧气进气管的末端伸入吸收罐中下部，另一端与连接氧气站或氧气瓶的Y型气管Ⅰ的主管相连。混合气进气管的出口端与吸收罐内的气体分布器相连。出气管的进气口置于吸收罐中上部。在反应釜和吸收罐之间设置了气体混合反应室，该气体混合反应室的进气端设置Y型气管Ⅱ，其一只支管连接反应釜的排气口，另一只支管与连接氧气进气管的Y型气管Ⅰ的支管相连。气体混合反应室的出气端与吸收罐罐盖上的混合气进气管相连。
随着反应釜内棕红色的NOx气体（氧化度通常低于10%）通过管道进入反应釜，即可打开氧气站或氧气瓶的减压阀向系统中通入氧气，由于通入吸收罐的氧气进气管位于吸收液液面以下，氧气要进入吸收罐还需克服一定高度的吸收液产生的压力，而通入反应罐的氧气则马上与NO发生反应生成NO2，又因为该反应前后的化学计量数之差为1，所以通入氧气后并没有增加反应罐中气体的物质的量，也就是说并不会使反应罐内的压力增加，所以通入的氧气将优先进入反应罐与NO反应直至NO耗尽，调节氧气瓶的减压阀保持氧气稍微过量，这时可以观察到吸收罐中的氧气进气管有气泡冒出（氧气在碱液中的溶解度较小）。这部分过量的氧气将进入吸收罐的液面之上并将其内的空气排出。而在混气罐中反应生成的NO2气体则通过气体分布器进入碱性吸收液（气体分布器的作用是增加气液两相的接触面），在经过充分吸收后则可能生成少量的NO，这部分NO还未来得及从吸收液中逸出即与吸收液中的氧化剂/还原剂反应进而被吸收。即使氧化剂/还原剂浓度不够，NO从吸收液中逸出（NO气体在纯碱溶液中的溶解度很小）进入吸收罐内的气相之中，它还是会与那里过量的氧气反应生成NO2，这时，我们只需在吸收罐的出口端再接一套NOx气体吸收装置即可。该系统采用氧气氧化和模块化设计，一方面是因为氧气的成本相比于其它氧化剂要低得多，另一方面还可以根据企业NOx气体的排放量灵活扩展，因此具有较大的推广价值。
本实用新型的有益效果在于：它是一种可重复使用的模块化的NOx气体氧化吸收装置，该装置利用O2将NOx气体中的NO氧化成NO2，然后利用加有氧化剂（如H2O2、HNO3、KMnO4、NaClO2、NaClO等）或还原剂（如CO(NH2)2、Na2SO3、(NH4)2SO3、Na2S或Na2S2O3等）的碱液来吸收NO2，由于吸收前先让O2与NOx中的NO充分反应，提高了NOx气体的氧化度，所以它能有效吸收化工企业或制药厂生产过程中产生的NOx气体，减少直至消除NOx气体的排放，达到保护环境的目的。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图说明：
图1为本实用新型结构示意图。
图中：1为气体混合反应室，2为出气管，3为碱性吸收液，4为气体分布器，5为吸收罐，6为Y型气管Ⅱ，7为Y型气管Ⅰ，8为罐盖，9为混合气进气管，10为氧气进气管。
具体实施方式：
如图1所示，一种NOx气体的氧化吸收装置是由反应釜和吸收罐等组成，在吸收罐5的罐盖8上设置了氧气进气管10、混合气进气管9和出气管2。氧气进气管10的末端伸入吸收罐5中下部，另一端与连接氧气站或氧气瓶的Y型气管Ⅰ7的主管相连。混合气进气管9的出口端与吸收罐5内的气体分布器4相连。出气管2的进气口置于吸收罐5中上部。在反应釜和吸收罐5之间设置了气体混合反应室1，该气体混合反应室1的进气端设置Y型气管Ⅱ6，其一只支管连接反应釜的排气口，另一只支管与连接氧气进气管10的Y型气管Ⅰ7的支管相连，气体混合反应室1的出气端与吸收罐5罐盖8上的混合气进气管9相连。实施本实用新型时，向吸收罐5中加入加有氧化剂/还原剂的碱性吸收液3，直至液面淹没整个气体分布器4和氧气进气管10在吸收罐5内的出口，并保证吸收罐5的出气管2从吸收罐5内液面之上的气相中引出。随着反应釜内棕红色的NOx气体（氧化度通常低于10%）通过管道进入混合反应室1，即可打开氧气站或氧气瓶的减压阀向系统中通入氧气，由于通入吸收罐5的氧气进气管位于吸收液液面以下，氧气要进入吸收罐还需克服一定高度的吸收液产生的压力，而通入反应罐5的氧气则马上与NO发生反应生成NO2，又因为该反应前后的化学计量数之差为1，所以通入氧气后并没有增加反应罐中气体的物质的量，也就是说并不会使反应罐内的压力增加，所以通入的氧气将优先进入反应罐与NO反应直至NO耗尽，调节氧气瓶的减压阀保持氧气稍微过量，这时可以观察到吸收罐中的氧气进气管有气泡冒出（氧气在碱液中的溶解度较小）。这部分过量的氧气将进入吸收罐5的液面之上并将其内的空气排出。而在反应釜中反应生成的NO2气体则通过气体分布器4进入碱性吸收液3（气体分布器的作用是增加气液两相的接触面），在经过充分吸收后则可能生成少量的NO，这部分NO还未来得及从吸收液中逸出即与吸收液中的氧化剂/还原剂反应进而被吸收。即使氧化剂/还原剂浓度不够，NO从吸收液中逸出（NO气体在纯碱溶液中的溶解度很小）进入吸收罐5内的气相之中，它还是会与那里过量的氧气反应生成NO2，这时，我们只需在吸收罐的出口端再接一套NOx气体吸收装置即可。该系统采用氧气氧化和模块化设计，一方面是因为氧气的成本相比于其它氧化剂要低得多，另一方面还可以根据企业NOx气体的排放量灵活扩展，因此具有较大的推广价值。
实施例1：
取200ml工业级乙二醛溶液（浓度约为40%），将其加入浸入水浴锅的三口烧瓶中，然后向其中加入3ml 浓盐酸并将反应系统各个接口用高温真空脂密封好。控制水浴温度为50℃，打开旋钮，将准备好的95.33ml稀硝酸溶液逐滴加入乙二醛溶液中。升高水浴温度至63℃，待烧瓶中出现棕红色NOx气体，打开氧气瓶的减压阀向与三口烧瓶连接好的NOx气体氧化吸收系统中（吸收液采用加有H2O2的NaOH溶液）通入氧气并稍微过量，此时可观察到三口烧瓶中棕红色气体颜色迅速变浅，吸收系统吸收瓶内的气体分布器周围布满了大量的气泡，经过一段时间后，吸收瓶内吸收液的颜色由透明的转变为黄色的溶液，而吸收瓶上方的气相中并没有棕红色的气体产生，表明乙二醛与稀硝酸反应生成的NOx气体被完全吸收，没有造成环境污染。
实施例2：
取20L工业级乙二醛溶液，将其加入反应釜中，然后向其中加入300ml 浓盐酸并将反应系统各个接口用高温真空脂密封好。控制温度为50℃，打开旋钮，将准备好的9.5L稀硝酸溶液逐滴加入乙二醛溶液中。升高温度至63℃，待反应釜中出现棕红色NOx气体，打开氧气瓶的减压阀向与反应釜连接好的NOx气体氧化吸收系统中（吸收液采用加有H2O2的NaOH溶液）通入氧气并稍微过量，此时反应釜中棕红色气体颜色迅速变浅，吸收系统吸收罐5内的气体分布器4周围布满了大量的气泡，经过一段时间后，吸收罐内碱性吸收液3的颜色由透明的转变为黄色的溶液，而吸收罐5上方的气相中并没有棕红色的气体产生，表明乙二醛与稀硝酸反应生成的NOx气体被完全吸收，没有造成环境污染。
Claims (1)
1.一种NOx气体的氧化吸收装置，它包括反应釜和吸收罐（5），其特征在于：在吸收罐（5）的罐盖（8）上设置了氧气进气管（10）、混合气进气管（9）和出气管（2），氧气进气管（10）的末端伸入吸收罐（5）中下部，另一端与连接氧气站或氧气瓶的Y型气管Ⅰ（7）的主管相连，混合气进气管（9）的出口端与吸收罐（5）内的气体分布器（4）相连，出气管（2）的进气口置于吸收罐（5）中上部；在反应釜和吸收罐（5）之间设置了气体混合反应室（1），该气体混合反应室（1）的进气端设置Y型气管Ⅱ（6），其一只支管连接反应釜的排气口，另一只支管与连接氧气进气管（10）的Y型气管Ⅰ（7）的支管相连，气体混合反应室（1）的出气端与吸收罐（5）罐盖（8）上的混合气进气管（9）相连。
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| CN112844395A (zh) * | 2019-11-28 | 2021-05-28 | 中冶京诚工程技术有限公司 | 氧化脱硝催化剂及烟气催化氧化脱硝方法与装置 |
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