CN212119535U - 一种氧碘化学激光器尾气处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氧碘化学激光器尾气处理系统，属于尾气中污染物处理技术领域，包括排放管道、Ⅰ级处理模块、Ⅱ级处理模块、Ⅲ级处理模块和烟囱。将氧碘化学激光器尾气排入排放管道内，首先利用活性炭对尾气进行Ⅰ级处理，吸收尾气中的碘；然后利用氨气对尾气进行Ⅱ级处理，氨气与尾气中的氯气反应生成氯化铵；随后利用喷淋液由上至下喷淋进行Ⅲ级处理，吸收氯化铵；最后排出尾气。通过在尾气中喷入浸渍活性炭和氨气，能够同时、高效处理尾气中的碘和氯，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。

Description

一种氧碘化学激光器尾气处理系统

技术领域

本实用新型涉及尾气中污染物处理技术领域，具体地说，涉及一种氧碘化学激光器尾气处理系统。

背景技术

氧碘化学激光器是一种化学能激发、原子电子磁偶极跃迁激光器，可实现激光的高功率长时间连续输出，适合光纤传输，而且有极好的光束质量，在工业领域有广阔的应用前景。

氧碘化学激光器原理：氯气和碱液生成次氯酸钠溶液，次氯酸钠溶液与H₂O₂反应生成激发态氧，激发态氧与基态碘原子近共振传能产生激发态碘原子，激发态碘原子再向基态跃迁产生1.315μm红外激光。

氯气和碘是氧碘化学激光器的主要反应原料，激光器系统对氯气的利用率约为90％，碘作为受激物质在激光器运行过程中几乎没有消耗，所以激光器运行过程中约有10％的氯气和全部的碘蒸气排放至环境。长期接触低浓度氯气和碘，会刺激上呼吸道，引发慢性支气管炎和肺部疾病，还会出现乏力、头晕等神经衰弱症状。由于氧碘化学激光器具有广阔的应用前景，但其运行排放的尾气污染大气，损害人体健康，因此发展氧碘化学激光器尾气处理装置是必要的。

一般尾气中氯气的处理方法有碱液吸收，合成盐酸法，氧化还原法和生产液氯法处理废氯气。

碱液吸收是利用氯气与水反应生成次氯酸和盐酸，次氯酸和盐酸再与碱反应生成对应的盐。氢氧化钠溶液吸收氯气的反应方程式如下：

Cl₂+2NaOH＝NaCl+NaClO+H₂O

由于氯气在水中的溶解度不高，碱液吸收氯气的效率较低。

合成盐酸法是利用氯气和氢气反应生成氯化氢气体，而氯化氢易溶于水再吸收的方法，该方法要求氯气的浓度要高，杂质含量少，而且工艺过程有氢气，工艺要求高。

氧化还原法是采用氯化亚铁溶液吸收氯气，反应产物氯化铁可用作混凝剂，该方法工艺简单，但吸收效率低。

生产液氯法是通过降温加压的方法使氯气液化，能量消耗大，适用于氯气浓度较高，杂质含量少的情况。

碘的脱除主要采用的是吸附法，在吸附塔内填充吸附剂，吸附富集碘，吸附塔的阻力较大。常用的吸附剂有改性活性炭，金属改性陶瓷，气凝胶颗粒等。

综上所述，到目前为止，现有的尾气处理工艺都较难高效处理氧碘化学激光器尾气中的氯气和碘。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种氧碘化学激光器尾气处理系统，能够同时、高效处理尾气中的氯和碘，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。

为了实现上述目的，本实用新型提供的氧碘化学激光器尾气处理系统，包括设置在氧碘化学激光器排气出口的：

排放管道，连接激光器排气出口，氧碘化学激光器发射激光后排出含有氯和碘的尾气进入所述排放管道；

Ⅰ级处理模块，包括活性炭储罐、沿排放管道的横截面布置的活性炭喷嘴；活性炭喷嘴向排放管道内均匀喷射活性炭粉末，吸收尾气中的碘；

Ⅱ级处理模块，包括液氨储罐、液氨气化器和氨气喷嘴；氨气喷嘴向排放管道内喷放氨气，与尾气中氯气反应生成氯化铵；

Ⅲ级处理模块，包括水箱、循环泵、吸收液集液池和雾化喷嘴；雾化喷嘴由上至下向排放管道内喷放喷淋液，吸收氯化铵；

烟囱，设于雾化喷嘴之上，用于排放处理后的尾气。

上述技术方案中，通过Ⅰ级处理模块将尾气中的碘进行吸收。通过Ⅱ级处理模块和Ⅲ级处理模块将尾气中的氯进行吸收，向尾气中加入过量的氨气，氯气与过量氨气反应过程如下，氯气与氨气先反应生成氮气和氯化氢，反应方程式为：

3Cl₂+2NH₃＝6HCl+N₂

氯化氢再与过量的氨气反应生成氯化铵，反应方程式为：

HCl+NH₃＝NH₄Cl

总的反应方程式为：

3Cl₂+8NH₃＝6NH₄Cl+N₂

由于氯气和氨气优先反应生成氮气和氯化氢，首先保证了过量的氨气与全部氯气反应生成氯化氢，氯化氢再和氨气反应生成氯化铵，第二个反应过程氨气不过量防止氨逃逸，使氨气基本与第一个反应生成的氯化氢反应。由于氯化氢气体极易溶于水，少量未反应的氯化氢被吸收液吸收。

作为优选，Ⅰ级处理模块中设有使尾气与活性炭混合均匀的扰流格栅。Ⅱ级处理模块中设有使尾气与氨充分反应的扰流格栅。

作为优选，Ⅰ级处理模块的末端设有对吸附碘的活性炭进行过滤的滤袋。尾气经过Ⅰ级处理模块后，利用滤袋过滤吸附碘的活性炭；将吸附碘的活性炭加热到180℃～195℃，使碘升华，分离碘和活性炭。碘的熔点113℃，沸点184℃，具有较高的蒸气压，在微热下即升华。

作为优选，烟囱内设有用于脱除尾气中水雾的除雾器。

作为优选，烟囱内设有用于监测尾气排放浓度的尾气浓度检测器。

为了防止过量氨气造成氨逃逸，同时促进氯气完全反应，作为优选，Ⅱ级处理模块中，氯气与氨气的摩尔比为3：8，氨气流量为8.4m³/h。

作为优选，Ⅰ级处理模块中，利用浸渍KI的活性炭选择性吸附尾气中的碘。

以提高碘的吸收率。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本实用新型的氧碘化学激光器尾气处理系统，通过在尾气中喷入浸渍活性炭和氨气，能够同时、高效处理尾气中的碘和氯，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。

附图说明

图1为本实用新型实施例中氧碘化学激光器尾气处理系统示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明。

实施例

参见图1，本实施例的氧碘化学激光器尾气处理系统，包括设置在氧碘化学激光器1的排气出口的：排放管道2，碘脱除模块(即Ⅰ级处理模块)，氯气脱除模块(即Ⅱ级处理模块和Ⅲ级处理模块)，除雾器5，尾气浓度检测器6和烟囱7。

本实施例中，碘脱除模块包括活性炭储罐301，压缩空气302，活性炭喷嘴303，扰流格栅304和滤袋305；氯气脱除模块包括液氨储罐401，液氨气化器402，氨气喷嘴403，扰流格栅404，水箱405，循环泵406，流量计407，雾化喷嘴408和吸收液集液池409。

氧碘化学激光器1发射激光后排出含有碘和氯的尾气进入排放管道2；碘脱除模块利用浸渍活性炭选择性吸附碘；氯气脱除模块利用喷淋吸收液吸收氯气与氨气反应生成易溶于水的氯化铵脱除氯气；除雾器5脱除尾气中的水雾；尾气浓度检测器6用于监测尾气的排放浓度；烟囱7用于排放处理后的尾气。

本实施例的氧碘化学激光器尾气处理系统的工作过程如下：

(1)启动循环泵406，喷淋吸收液；

(2)运行氧碘化学激光器1，尾气排入排放管道2，同时向排放管道2内喷射浸渍活性炭，吸附尾气中的碘；

(3)滤袋305过滤吸附碘的活性炭，向含有氯气的尾气中喷射氨气；

(4)尾气中的氯气与过量氨气反应生成氯化铵，尾气经过扰流格栅404增加混合的均匀性，促进反应；

(5)尾气中反应生成的氯化铵被喷淋吸收液捕集，处理后的尾气经过除雾器5排放；

(6)加热吸附碘的活性炭回收碘和活性炭，多次循环的吸收液排出，氯化铵溶液用作化工原料。

本实施例的氧碘化学激光器尾气中氯气浓度约1000mg/m³，碘浓度约400mg/m³，氯气的排放要求国家标准65mg/m³，废气流量10000m³/h。

由于碘在水或碱液中的溶解度很小，在步骤(2)中，利用浸渍KI的活性炭选择性吸附碘，先脱除尾气中的碘，吸附碘的活性炭被滤袋过滤。为了增加活性炭和尾气混合的均匀性，使喷射活性炭的尾气经过扰流格栅304。

为了有效的脱除尾气中的氯气，在步骤(3)中，向尾气中加入过量的氨气，氯气与过量氨气反应过程为氯气与氨气先反应生成氮气和氯化氢，反应方程式为：

3Cl₂+2NH₃＝6HCl+N₂

氯化氢再与过量的氨气反应生成氯化铵，反应方程式为：

HCl+NH₃＝NH₄Cl

总的反应方程式为：

3Cl₂+8NH₃＝6NH₄Cl+N₂

由于氯气和氨气优先反应生成氮气和氯化氢，为了防止过量氨气造成氨逃逸，同时促进氯气完全反应，氯气与氨气的摩尔比为3：8，氨气流量8.4m³/h。首先保证了过量的氨气与全部氯气反应生成氯化氢，氯化氢再和氨气反应生成氯化铵，第二个反应过程氨气不过量防止氨逃逸，使氨气基本与第一个反应生成的氯化氢反应。由于氯化氢气体极易溶于水，少量未反应的氯化氢被吸收液吸收。

步骤(4)中设置扰流格栅。尾气经过扰流格栅均匀混合后，使氯气和氨气完全反应，增加气体混合，进一步反应，然后再被吸收液捕集。

采用将吸附碘的活性炭加热到180℃～195℃，使碘升华，分离碘和活性炭，回收碘和活性炭。

采用喷淋吸收液方式捕集氯化铵，吸收尾气中氯气和氨气反应生成的氯化铵，多次喷淋循环后，吸收液中主要是氯化铵。

为了降低运行成本，回收再利用氯化铵，采用纯水作为吸收液，吸收后的氯化铵溶液用作化肥。

综上所述，本实施例的一种氧碘化学激光器尾气处理的系统，能够实现同时、高效处理尾气中的碘和氯，实现碘的回收再利用，氯化铵溶液可用作工业原料，工艺过程无污染物排放。

Claims (8)

1.一种氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，包括设置在氧碘化学激光器排气出口的：

排放管道，连接激光器排气出口，氧碘化学激光器发射激光后排出含有氯和碘的尾气进入所述排放管道；

Ⅰ级处理模块，包括活性炭储罐、沿所述排放管道的横截面布置的活性炭喷嘴；所述活性炭喷嘴向排放管道内均匀喷射活性炭粉末，吸收尾气中的碘；

Ⅱ级处理模块，包括液氨储罐、液氨气化器和氨气喷嘴；所述氨气喷嘴向排放管道内喷放氨气，与尾气中氯气反应生成氯化铵；

Ⅲ级处理模块，包括水箱、循环泵、吸收液集液池和雾化喷嘴；所述雾化喷嘴由上至下向排放管道内喷放喷淋液，吸收氯化铵；

烟囱，设于所述雾化喷嘴之上，用于排放处理后的尾气。

2.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的Ⅰ级处理模块中设有使尾气与活性炭混合均匀的扰流格栅。

3.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的Ⅰ级处理模块的末端设有对吸附碘的活性炭进行过滤的滤袋。

4.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的Ⅱ级处理模块中设有使尾气与氨充分反应的扰流格栅。

5.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的烟囱内设有用于脱除尾气中水雾的除雾器。

6.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的烟囱内设有用于监测尾气排放浓度的尾气浓度检测器。

7.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的Ⅱ级处理模块中，氯气与氨气的摩尔比为3：8，氨气流量为8.4m³/h。

8.根据权利要求1所述的氧碘化学激光器尾气处理系统，其特征在于，所述的Ⅰ级处理模块中，利用浸渍KI的活性炭选择性吸附尾气中的碘。

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