專利名稱：含氮氧化物廢氣的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氮氧化物廢氣的處理方法，具體是涉及一種利用聚乙二醇作為吸收液處理含氮氧化物廢氣的方法。本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)現(xiàn)該方法的處理裝置。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是量大面廣的大氣污染物之一。其主要危害在于1.在太陽照射下，能與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧；2.產(chǎn)生酸雨；3.存在于平流層中的氮氧化物對臭氧層有破壞作用；4.對人體呼吸系統(tǒng)產(chǎn)生刺激作用，甚至發(fā)生支氣管炎；5.使農(nóng)作物減產(chǎn)、樹木枯死、金屬損壞等等。近幾年來，由SO2、CO和煙塵造成的大氣污染有所降低，但隨著石化行業(yè)的迅猛發(fā)展，硝酸的使用范圍和用量顯著增長，產(chǎn)生含NOx廢氣的源頭增多、規(guī)模加大，氮氧化物在大氣中的濃度有上升趨勢，環(huán)保問題十分迫切。
目前煙氣中氮氧化物的處理技術(shù)主要有干法與濕法兩大類。干法處理技術(shù)包括催化還原法、吸附法與電子束照射法等。催化還原法是在催化劑作用下，利用還原劑將氮氧化物還原為無害的氮?dú)狻＿@種方法多用在鍋爐煙氣的治理上，其催化溫度一般需要300℃以上，在治理過程中還能夠回收部分熱能，但投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，難以在中小企業(yè)中普及。如專利99126262公開的一種處理高濃度二氧化氮廢氣的方法及設(shè)備即是采用將液化氣與含二氧化氮?dú)怏w在專用焚燒爐內(nèi)進(jìn)行焚燒的方法，其燃燒溫度達(dá)到800～1400℃。吸附法是用硅膠、分子篩、活性炭等吸附劑將廢氣中的氮氧化物吸附，然后解吸并用水或堿液吸收以脫除氮氧化物。該法由于吸附劑用量多、設(shè)備龐大、再生頻率高等原因，導(dǎo)致投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、治理效果不穩(wěn)定，因此應(yīng)用并不廣泛。電子束照射法則是采用電子束照射燃燒尾氣，使尾氣中含有的氮氧化物與固體微粒形成酸霧混合物，再用電吸塵器將其分離，該法目前仍處于小規(guī)模試驗(yàn)階段運(yùn)行，尚未達(dá)到工業(yè)化規(guī)模程度。干法處理技術(shù)的主要缺陷是不能有效地回收氮氧化物資源。
濕法處理氮氧化物的方法比較多，主要采用填料塔、泡罩塔、篩板塔等單級或者兩級吸收工藝。在吸收劑選擇方面，企業(yè)依據(jù)各自生產(chǎn)特點(diǎn)，有些利用清水作為吸收劑，或采用稀硝酸作為吸收劑進(jìn)行物理吸收；有些采用碳酸鈉、氫氧化鈉等堿性液體作為吸收劑進(jìn)行化學(xué)吸收處理。濕法處理具有工藝和設(shè)備簡單、投資少等優(yōu)點(diǎn)，有些還能回收NOx，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，但缺點(diǎn)是凈化效率低。
對上述幾種治理氮氧化物的主要方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)估算，結(jié)果表明，除堿吸收法在經(jīng)濟(jì)上尚有一定的盈利之外，其它方法均在一定程度上造成經(jīng)濟(jì)上的虧損。雖然堿液吸收法可在常壓下進(jìn)行，吸收速率快，尾氣排放容易達(dá)標(biāo)，具有投資省、操作費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)，但是生成的鹽類產(chǎn)品價(jià)值低，同時(shí)堿液系統(tǒng)通常帶有腐蝕性，操作不慎容易造成二次污染。
多年來，研究人員一直在致力于氮氧化物濕法處理的工藝改進(jìn)研究，包括嘗試用多個(gè)塔串聯(lián)多級吸收、使用活性填料等，但效果十分有限，難以達(dá)到處理要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的含氮氧化物廢氣的處理方法，該處理方法以聚乙二醇作為吸收劑，可以提高氮氧化物的脫除率，降低氮氧化物廢氣的處理成本。
提供一種用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明含氮氧化物廢氣處理方法的處理裝置，是本發(fā)明的另一發(fā)明目的。
聚乙二醇溶液對二氧化氮有很好的吸收效果，且吸收性能穩(wěn)定。根據(jù)聚乙二醇在吸收NO2前后的紅外光譜變化，認(rèn)為聚乙二醇在吸收NO2后，與NO2結(jié)合形成了一種類似硝酸酯的新結(jié)構(gòu) 這種結(jié)合使得原來聚乙二醇的醚氧鍵有所削弱，導(dǎo)致醚氧鍵的特征吸收峰偏移。新結(jié)構(gòu)中，NO2的N與聚乙二醇的O之間的結(jié)合力比典型的硝酸酯結(jié)構(gòu)中的N-O鍵要弱得多。
由此原理，本發(fā)明先將含氮氧化物廢氣中的氮氧化物經(jīng)過臭氧氧化，全部轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸獨(dú)怏w，再采用有機(jī)化合物聚乙二醇作為吸收液，利用二級串聯(lián)填料吸收塔對二氧化氮進(jìn)行吸收處理。
本發(fā)明的含氮氧化物廢氣的處理方法具體包括以下步驟a、將含氮氧化物廢氣通入一個(gè)氮氧化物氧化器中，與來自臭氧發(fā)生器的臭氧混合并發(fā)生氧化反應(yīng)，將廢氣中的氮氧化物全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮；b、含二氧化氮的廢氣和吸收液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液口引入第一填料吸收塔中，在第一填料吸收塔的填料層中逆流接觸，進(jìn)行第一級吸收后，吸收后的廢氣和吸收液分別由排氣口和排液口排出；c、吸收后的廢氣由進(jìn)氣口引入第二填料吸收塔中，在填料層與吸收液逆流接觸進(jìn)行第二級吸收，吸收后的尾氣由排氣口排出后，經(jīng)排氣管放空。
本發(fā)明是采用聚乙二醇作為二氧化氮的吸收液，具體地，是采用聚乙二醇100、聚乙二醇200、聚乙二醇300或聚乙二醇400中的一種作為吸收液的。
含二氧化氮的廢氣與聚乙二醇吸收液在填料吸收塔的填料層中逆流接觸，進(jìn)行NO2的吸收和治理，通入填料吸收塔中的吸收液與廢氣的適宜的氣液質(zhì)量比為2～5∶1。
用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述處理方法的一種含氮氧化物廢氣處理裝置包括有臭氧發(fā)生器、氮氧化物氧化器、第一填料吸收塔和第二填料吸收塔，臭氧發(fā)生器與氮氧化物廢氣進(jìn)氣管分別與氮氧化物氧化器連接，氮氧化物廢氣與臭氧通入氮氧化物氧化器中進(jìn)行氧化反應(yīng)，將廢氣中的氮氧化物全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮，氮氧化物氧化器的出口連接第一填料吸收塔的進(jìn)氣口，第一填料吸收塔的排氣口與第二填料吸收塔的進(jìn)氣口連接，第二填料吸收塔的排氣口連接放空管，聚乙二醇吸收液貯罐分別連接第一填料吸收塔和第二填料吸收塔頂部的進(jìn)液口，位于第一填料吸收塔和第二填料吸收塔底部的出液口則與吸收液排液槽連接，由塔底部進(jìn)入的廢氣與從塔頂噴淋而下的吸收液在填料層逆流接觸，吸收了二氧化氮的吸收液排入吸收液排液槽中，經(jīng)二次吸收除去二氧化氮后的氣體從放空管放空。
本發(fā)明的含氮氧化物廢氣處理裝置分別在第一填料吸收塔的排氣口與第二填料吸收塔的進(jìn)氣口之間的連通管路上，以及在第二填料吸收塔的排氣口與放空管之間的連通管路上各連接有一個(gè)空氣射流器，通過空氣射流器在吸收塔排氣口處形成負(fù)壓，為氣體提供一部分流動的動力。
本發(fā)明的含氮氧化物廢氣處理裝置還分別在第一填料吸收塔與第二填料吸收塔的頂部設(shè)置有與塔頂進(jìn)液口連接的吸收液布液器，底部設(shè)置有連接塔底進(jìn)氣口的二氧化氮布?xì)馄?，以均勻向塔?nèi)布?xì)夂筒家骸?br> 本發(fā)明的吸收液排液槽與吸收液貯罐連通，聚乙二醇吸收液可以循環(huán)使用。當(dāng)吸收了NO2氣體的吸收液未達(dá)到飽和時(shí)，送入吸收液貯罐循環(huán)使用，吸收液達(dá)到吸收飽和時(shí)，則由排液閥排出，再生后重新使用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚乙二醇對NO2的飽和吸收度為聚乙二醇∶NO2＝1∶4.5，飽和吸收液為深綠色。
本發(fā)明的含氮氧化物廢氣處理裝置中，所有涉及的設(shè)備、管路、填料、管件等全部采用耐腐蝕材料CPVC制造。
本發(fā)明將工業(yè)氮氧化物尾氣先經(jīng)臭氧氧化，使NOX全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹O2，再采用有機(jī)化合物聚乙二醇作為吸收液，采用二級串聯(lián)吸收塔吸收方式對NOx進(jìn)行吸收治理。吸收塔內(nèi)設(shè)置填料以增加氣液接觸面積，NO2氣體由布?xì)馄骶鶆蛳蛩?nèi)布?xì)?，在塔?nèi)上升流動，聚乙二醇吸收液由布液器均勻向塔內(nèi)布液，噴淋而下，與上升NO2氣體在填料層逆流接觸吸收，構(gòu)成了氣、液相循環(huán)系統(tǒng)的兩級吸收塔。被吸收后的尾氣經(jīng)過放空管排放到大氣中。
本發(fā)明在每級吸收塔的后面均設(shè)置有空氣射流器，空氣射流器一方面稀釋了由吸收塔排出的NO2氣體，另一方面在吸收塔的排氣口處形成負(fù)壓，與吸收塔前的NO2計(jì)量泵一起提供氣體流動的動力。經(jīng)過試驗(yàn)，本發(fā)明的上述構(gòu)造得到比較滿意的結(jié)果。
本發(fā)明采用聚乙二醇作為NO2氣體的吸收劑，吸收性能穩(wěn)定，吸收飽和度高，聚乙二醇∶NO2的質(zhì)量比最高可以達(dá)到1∶4.5，且聚乙二醇吸收液可以循環(huán)使用，達(dá)到飽和后的吸收液既可以用作液體燃料，也可以再生重復(fù)利用。因此，本發(fā)明的吸收劑用量比用稀硝酸要少得多，而且不存在副產(chǎn)NO的問題。


圖1是本發(fā)明含氮氧化物廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1本發(fā)明含氮氧化物廢氣處理裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由臭氧發(fā)生器1、氮氧化物氧化器3、第一填料吸收塔6、第二填料吸收塔15、聚乙二醇吸收液貯槽26和吸收液排液槽24組成。工業(yè)氮氧化物廢氣經(jīng)過氮氧化物流量計(jì)量泵和氮氧化物廢氣進(jìn)氣管2進(jìn)入氮氧化物氧化器3中，臭氧發(fā)生器1產(chǎn)生的臭氧經(jīng)過臭氧流量計(jì)量泵也進(jìn)入氮氧化物氧化器3中，對氮氧化物進(jìn)行氧化，使NOX全部轉(zhuǎn)化為NO2氣體。
聚乙二醇吸收液貯罐26中的吸收液在進(jìn)料泵的動力作用下經(jīng)閥門調(diào)節(jié)，通過吸收液流量控制器控制，分別經(jīng)第一填料吸收塔6頂部的進(jìn)液口9與第二填料吸收塔15頂部的進(jìn)液口17進(jìn)入塔內(nèi)，在吸收液布液器8、16的作用下，沿吸收塔噴淋而下。
NO2氣體由計(jì)量泵計(jì)量后，通過進(jìn)氣口4進(jìn)入第一填料吸收塔6，由布?xì)馄?均勻向塔內(nèi)布?xì)?，并沿吸收塔上升流動，進(jìn)入填料層7，在此與噴淋而下的吸收液逆流接觸吸收，吸收后剩余的NO2氣體通過排氣口10排出后在空氣射流器11的作用下經(jīng)進(jìn)氣口13進(jìn)入第二填料吸收塔15。第二填料吸收塔15的主要作用是將第一填料吸收塔6未完全吸收的NO2氣體進(jìn)一步吸收，吸收方式與第一填料吸收塔6相同，由布?xì)馄?3均勻向塔內(nèi)布?xì)?，并沿吸收塔上升流動，進(jìn)入填料層7，與噴淋而下的吸收液逆流接觸吸收，吸收后的尾氣通過排氣口18排出后由空氣射流器19帶出并由放空管21排放?？諝馍淞髌?1和19分別由空氣泵12和20提供空氣。
位于第一填料吸收塔6和第二填料吸收塔15底部的出液口22和23通過排液閥與吸收液排液槽24連接，吸收了NO2氣體的吸收液排入吸收液排液槽24中。吸收液排液槽24與吸收液貯罐26連通，當(dāng)吸收了NO2氣體的吸收液未達(dá)到飽和時(shí)，由吸收液循環(huán)泵送入吸收液貯罐26循環(huán)使用，當(dāng)吸收液變?yōu)樯罹G色達(dá)到吸收飽和后，經(jīng)排液閥25排出，進(jìn)行吸收液的再生使用。
在放空管21處還設(shè)置有取樣檢測尾氣中NO2氣體含量的取樣閥門27。
在開始吸收NO2氣體前，先用聚乙二醇吸收液將第一填料吸收塔6和第二填料吸收塔15內(nèi)的填料全部浸泡后，將吸收液排空，然后再按照上述步驟開始含氮氧化物廢氣的聚乙二醇溶液吸收處理操作。
實(shí)施例2采用本發(fā)明實(shí)施例1的含氮氧化物廢氣處理裝置和處理方法對某企業(yè)含氮氧化物廢氣進(jìn)行綜合處理。該企業(yè)含氮氧化物廢氣的原始排氣量694m3/h，原始排放濃度18000mg/m3。
處理裝置按照實(shí)施例1設(shè)計(jì)，一些具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下1.填料吸收塔采用Φ159cm×10mCPVC管制作，設(shè)置兩級吸收塔；2.每級吸收塔分為兩層，吸收塔內(nèi)填料層高度2.1m；3.采用聚乙二醇300作為吸收液，吸收液通過循環(huán)泵循環(huán)使用；4.第一級填料吸收塔氣液質(zhì)量比為2∶1，第二級填料吸收塔氣液質(zhì)量比為5∶1；5.氮氧化物氧化器中的臭氧加入量為5m3/h；6.根據(jù)填料理論壓力降3×10-4MPa/m以及對管路壓力降計(jì)算，設(shè)計(jì)吸收塔后空氣射流器壓力為0.2MPa。
通過測定排放尾氣中的NO2含量評價(jià)處理裝置的效果。
測定現(xiàn)場溫度16.1℃；現(xiàn)場大氣壓力92.03Kpa；采樣地點(diǎn)近點(diǎn)距尾氣排放口10cm；遠(yuǎn)點(diǎn)距尾氣排放口3m；采樣時(shí)間20min；采樣流量0.5L/min；采樣體積10L。
對采集樣品進(jìn)行測定的結(jié)果表明處理后尾氣中NO2含量近點(diǎn)(采樣口距尾氣排放口10cm)為1.78mg/m3，遠(yuǎn)點(diǎn)(采樣口距尾氣排放口3m)為0.0975mg/m3，含氮氧化物廢氣處理效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種含氮氧化物廢氣的處理方法，包括以下步驟a、將含氮氧化物廢氣通入一個(gè)氮氧化物氧化器中，與來自臭氧發(fā)生器的臭氧混合并發(fā)生氧化反應(yīng)，將廢氣中的氮氧化物全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮；b、含二氧化氮的廢氣和吸收液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液口引入第一填料吸收塔中，在第一填料吸收塔的填料層中逆流接觸，進(jìn)行第一級吸收后，吸收后的廢氣和吸收液分別由排氣口和排液口排出；c、吸收后的廢氣由進(jìn)氣口引入第二填料吸收塔中，在填料層與吸收液逆流接觸進(jìn)行第二級吸收，吸收后的尾氣由排氣口排出后，經(jīng)排氣管放空；其中，所述的吸收液為聚乙二醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氮氧化物廢氣的處理方法，其特征是所述的聚乙二醇吸收液是聚乙二醇100、聚乙二醇200、聚乙二醇300或聚乙二醇400中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含氮氧化物廢氣的處理方法，其特征是進(jìn)入填料吸收塔中的吸收液與廢氣的氣液質(zhì)量比為2～5∶1。
4.一種含氮氧化物廢氣的處理裝置，包括有臭氧發(fā)生器(1)、氮氧化物氧化器(3)、第一填料吸收塔(6)和第二填料吸收塔(15)，臭氧發(fā)生器(1)與氮氧化物廢氣進(jìn)氣管(2)分別與氮氧化物氧化器(3)連接，氮氧化物廢氣與臭氧通入氮氧化物氧化器(3)中進(jìn)行氧化反應(yīng)，將廢氣中的氮氧化物全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮，氮氧化物氧化器(3)的出口連接第一填料吸收塔(6)的進(jìn)氣口(4)，第一填料吸收塔(6)的排氣口(10)與第二填料吸收塔(15)的進(jìn)氣口(13)連接，第二填料吸收塔(15)的排氣口(18)接放空管(21)，聚乙二醇吸收液貯罐(26)分別連接第一填料吸收塔(6)和第二填料吸收塔(15)頂部的進(jìn)液口(9)和(17)，位于第一填料吸收塔(6)和第二填料吸收塔(15)底部的出液口(22)和(23)則與吸收液排液槽(24)連接，由塔底部進(jìn)入的廢氣與從塔頂噴淋而下的吸收液在填料層(7)逆流接觸，吸收了二氧化氮的吸收液排入吸收液排液槽(24)中，經(jīng)二次吸收除去二氧化氮后的氣體從放空管(21)放空。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含氮氧化物廢氣的處理裝置，其特征是在第一填料吸收塔(6)的排氣口(10)與第二填料吸收塔(15)的進(jìn)氣口(13)之間的連通管路上連接有一個(gè)空氣射流器(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含氮氧化物廢氣的處理裝置，其特征是在第二填料吸收塔(15)的排氣口(18)與放空管(21)之間的連通管路上連接有一個(gè)空氣射流器(19)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含氮氧化物廢氣的處理裝置，其特征是分別在第一填料吸收塔(6)與第二填料吸收塔(15)的頂部設(shè)置有吸收液布液器(8)和(16)，分別與塔頂?shù)倪M(jìn)液口(9)和(17)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含氮氧化物廢氣的處理裝置，其特征是在第一填料吸收塔(6)與第二填料吸收塔(15)的底部各設(shè)置有一個(gè)連接塔底進(jìn)氣口(4)和(13)的二氧化氮布?xì)馄?5)和(14)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的含氮氧化物廢氣的處理裝置，其特征是所述的吸收液排液槽(24)與吸收液貯罐(26)連通，聚乙二醇吸收液可以循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含氮氧化物廢氣的處理方法及處理裝置，是將含氮氧化物廢氣通入一個(gè)氮氧化物氧化器中，與來自臭氧發(fā)生器的臭氧發(fā)生氧化反應(yīng)，將氮氧化物全部轉(zhuǎn)化為二氧化氮；含二氧化氮的廢氣和聚乙二醇吸收液分別由進(jìn)氣口和進(jìn)液口引入第一填料吸收塔中，在填料層中逆流接觸，進(jìn)行第一級吸收后，再引入第二填料吸收塔中進(jìn)行第二級吸收，吸收后的尾氣由排氣口排出放空。本發(fā)明采用聚乙二醇作為吸收劑，吸收性能穩(wěn)定，吸收飽和度高，可以提高氮氧化物的脫除率，降低氮氧化物廢氣的處理成本。
文檔編號B01D53/76GK101036851SQ20071006151
公開日2007年9月19日 申請日期2007年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月9日
發(fā)明者胡雙啟, 晉日亞 申請人:中北大學(xué)