專利名稱：從氣流中去除污染物的方法
從氣流中去除污染物的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明提供了用于從氣流排放物中去除污染物的工藝。更特別地，本發(fā)明用于從氣流中去除低濃度的污染物，例如氮氧化物。在某些工業(yè)如制藥或農(nóng)業(yè)化學(xué)工藝中，低氮氧化物(NOx)濃度是必要的。當(dāng)空氣在這些類型的工藝中被用作氧化劑時(shí)，空氣中所含的即便痕量的氮氧化物也會(huì)積聚并轉(zhuǎn)化為含氮化合物，例如亞硝酸鹽和硝酸鹽。由于對(duì)最終產(chǎn)物的嚴(yán)格規(guī)定，亞硝酸鹽和硝酸鹽是不希望的，并且必須被去除或者在最初就抑制它們的形成。正常大氣的特征為在室溫下具有約O. Ippm或更低的低氮氧化物濃度。根據(jù)獲得空氣樣品的地點(diǎn)，氮氧化物的濃度在數(shù)值上會(huì)有很大變化。近來聯(lián)邦和地方環(huán)境法律要求非常顯著地減少有害氣體物質(zhì)向大氣中的排放。這些有害空氣污染物中最主要的是氮氧化物(NOx)。響應(yīng)于這些法律的嚴(yán)格執(zhí)行力度，工業(yè)空氣污染者已經(jīng)作出客觀的努力來減少從工業(yè)或市政來源以氣態(tài)廢物的形式進(jìn)入空氣中的這些有害物質(zhì)的量。減少氣態(tài)廢物中的NOx濃度的成功嘗試通常涉及將廢氣中的NOx同氮基還原劑進(jìn)行反應(yīng)。其它的方法包括選擇性催化還原(SCR)，濕法吸收和干法吸附，它們通常被用于有效地去除排放氣體中的高濃度的氮氧化物。另一個(gè)已知的從氣流中去除NOx的方法涉及將NOx同臭氧接觸，由此將它們氧化為高級(jí)氮氧化物，例如N2O5，并借助濕式洗滌器從氣流中去除這些高級(jí)氧化物。美國專利第5，206，002，5，316，737，5，985，223 和 6，197，268 號(hào)中公開了基于臭氧的NOx氧化工藝的具體細(xì)節(jié)，其公開內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。但是，當(dāng)所處理的氣流中的氮氧化物的濃度較低時(shí)，這些方法并不必然有效。本發(fā)明提供了一種用于從空氣和其它氣流中去除氮氧化物的方法，從而得到可在最終的化學(xué)生產(chǎn)工藝中被用作氧化劑的氣流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于從包含低濃度污染物的氣流中去除這些污染物(特別是氮氧化物)的方法。對(duì)本發(fā)明的目的來說，這些濃度為PPm級(jí)(少于2ppm)。該方法包括如下步驟
a)將臭氧進(jìn)給到所述氣流中；
b)將含有臭氧的氣流進(jìn)給到吸附單元；
c)在吸附單元中從所述氣流中分離出污染物；和
d)從吸附單元回收凈化的氣流。所述氣流選自包含空氣、氧氣和富氧空氣的組。另一種含濃度范圍為O至10%體積百分比的臭氧的少量氣流與所述主氣流在管式混合器(tube blender)內(nèi)混合。使用本發(fā)明方法所處理的污染物是氮氧化物，并且這些氮氧化物選自包含一氧化氮、二氧化氮和N2O5的組。吸附單元被安置在壓縮單元的上游，壓縮單元在凈化的氣流被送至儲(chǔ)存器或工業(yè)設(shè)備內(nèi)的其它用具之前將其壓縮。吸附單元含有能夠吸附氮氧化物的吸附劑，例如二氧化錳，也可以是活性炭和專用沸石。諸如二氧化錳和炭的吸附劑不僅吸附NOx，而且也將過量的臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣。吸附單元可具有不止一個(gè)含有多于一種吸附劑的床層?？墒褂脝蝹€(gè)的吸附單元，但優(yōu)選地使用兩個(gè)或兩個(gè)的倍數(shù)的吸附單元，這樣在一個(gè)吸附單元或一組吸附單元能吸附氮氧化物污染物的同時(shí)另一個(gè)吸附單元或另一組吸附單元進(jìn)行再生。從第二吸附單元或第二組吸附單元中釋放的氮氧化物可被直接排入大氣，或者可將它們通入濕式洗滌器，在濕式洗滌器內(nèi)將氮氧化物從再生氣流中去除。該再生氣流通常為空氣或氮?dú)獠⑶铱杀患訜嵋栽鲞M(jìn)其對(duì)吸附材料進(jìn)行再生的能力。吸附單元不僅提供了對(duì)氣流中污染物的分離，也通過將臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣而消除了氣流中過量的臭氧?？蓪F(xiàn)在已不含氮氧化物的凈化的氣流回收，并可用于工業(yè)工藝，例如化學(xué)和精
細(xì)化學(xué)生產(chǎn)工藝。


圖I是根據(jù)本發(fā)明的氮氧化物去除方法的示意圖。圖2是同圖I相似的示意圖，示出了再生氣源位于不同位置的根據(jù)發(fā)明的氮氧化物去除方法。
具體實(shí)施例方式翻到圖1，示出了氮氧化物去除方法的示意圖。空氣通過管線I供至管式混合器50。臭氧通過管線2和閥門Vl供至管式混合器50，在管式混合器50中同空氣混合。該混合物可以是空氣和臭氧，或者可選地，如果僅從管線I供應(yīng)氧氣，則為氧氣和臭氧的混合物。添加到空氣或氧氣中的臭氧量取決于空氣或氧氣中所含的氮氧化物的量。通常該量為所述氣流中存在的NOx量的I至20倍。氣流2中臭氧的濃度為O至10%體積百分比。該空氣混合物從管式混合器50通過管線IA供至吸附床10和20。在這一實(shí)施方式中，顯示了兩個(gè)吸附床，但是，一個(gè)吸附床以及兩個(gè)或更多個(gè)吸附床的組也是足夠的。當(dāng)閥門V2開啟且閥門V3關(guān)閉時(shí)，空氣和臭氧的混合物通過管線3供至吸附器10。這個(gè)步驟中，空氣流中的雜質(zhì)被吸附在吸附器10內(nèi)，不含雜質(zhì)的空氣流從管線7以及開啟的閥門V6排出至壓縮機(jī)30，并在壓縮機(jī)30中作為凈化的空氣通過管線12而排出。被去除的雜質(zhì)主要為二氧化氮和N2O5，它們都是臭氧同主要的氮氧化合物氧化氮反應(yīng)所得的產(chǎn)物。這些化合物很容易被吸附床內(nèi)的吸附劑(如二氧化錳)所吸附。用于吸附氧化氮雜質(zhì)的常用吸附劑包括活性炭和沸石。在吸附周期的第一部分中，吸附床是吸附器10，并且經(jīng)歷再生的床是吸附器20。在這個(gè)步驟中，凈化的空氣或氮?dú)馔ㄟ^管線9供至加熱器40。閥門V9關(guān)閉、閥門V8打開，因此凈化的空氣或氮?dú)獗灰龑?dǎo)經(jīng)過管線11到管線8。閥門V7將關(guān)閉，并且所述空氣或氮?dú)鈱⑦M(jìn)入吸附器20，其中空氣或氮?dú)鈱?duì)存在于其中的吸附材料進(jìn)行再生。該再生氣體將通過管線5排出并被引導(dǎo)通過閥門V5到管線6，在管線6再生氣體將排放到大氣中或被供至濕式洗滌器，未示出。在吸附周期的后半段中，空氣和臭氧的混合物被引導(dǎo)進(jìn)入管線1A，越過關(guān)閉的閥門V2，進(jìn)入開啟的閥門V3?；旌衔锉灰龑?dǎo)通過管線5進(jìn)入第二吸附單元20中，其中空氣和臭氧的混合物中的雜質(zhì)將被吸附器20內(nèi)的適當(dāng)?shù)奈絼┧健，F(xiàn)在凈化的空氣將通過管線8離開吸附器20，并穿過開啟的閥門V7進(jìn)入壓縮機(jī)30中，并在壓縮機(jī)30中作為凈化的空氣通過管線12排出。在所述吸附過程的第二步中，吸附器20將作為吸附床，吸附器10將作為再生床。在這一步中，閥門V5和閥門V8關(guān)閉，凈化的空氣或氮?dú)馔ㄟ^管線9進(jìn)入到加熱器40，并通過開啟的閥門V9進(jìn)入到管線7，并將進(jìn)入吸附器10。凈化的空氣或氮?dú)鈱?duì)含有雜質(zhì)的吸附材料進(jìn)行再生，并將通過管線3排出吸附器10，閥門V2處于關(guān)閉狀態(tài)，則通過開啟的閥門V4進(jìn)入管線4，在此連接到管線6中，并在管線6中被排放到大氣中或被供至濕式洗滌器，未示出。在本發(fā)明的方法的一個(gè)替換的布置方式中，圖2示出了加熱器的不同的位置。所有其它的命名同圖I中一樣，吸附周期遵循相同的步驟，除了被用作為再生氣體的氣體的生成。在這個(gè)替換布置方式中，加熱器40被設(shè)置在將分別延伸自吸附器10和吸附器20的管線7和8相連接的導(dǎo)管上。當(dāng)空氣從吸附器10中流出時(shí)，凈化的空氣的一部分被分流通 過管線15和開啟的閥門VlO并穿過加熱器40，在此進(jìn)入管線8并供至吸附器20，用于對(duì)吸附器20中所含的吸附材料進(jìn)行再生。在吸附周期的另一半中，通過管線8離開吸附器20的凈化的空氣通過開啟的閥門VlO進(jìn)到加熱器40，并從管線15到管線7，在此進(jìn)入吸附器10并作為吸附器10中所含吸附劑的再生氣體。雖然參照具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是很明顯本發(fā)明的許多其它的形式或改變對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。本發(fā)明所附的權(quán)利要求通常應(yīng)解釋為涵蓋了在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有上述明顯的形式和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于從氣流中去除污染物的方法，包括如下步驟 a)將臭氧進(jìn)給到所述氣流中； b)將所述含有臭氧的氣流進(jìn)給到吸附單元； c)在所述吸附單元中從所述氣流中分離污染物；和 d)從所述吸附單元中回收凈化的氣流。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述氣流選自包含空氣、氧氣和富氧空氣的組。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，加入到所述氣流中的臭氧的濃度為O至10%體積百分比，臭氧的量為所存在的NOx量的I至20倍。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述污染物是氮氧化物。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述氮氧化物選自包含一氧化氮、二氧化氮和N2O5的組。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述吸附單元包含能夠吸附氮氧化物的吸附劑。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述臭氧與所述氣流在管式混合器中混合。
8.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述吸附單元被安置在壓縮機(jī)上游。
9.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，存在兩個(gè)吸附單元。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當(dāng)?shù)谝晃絾卧剿鑫廴疚飼r(shí)，第二吸附單元進(jìn)行再生。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，從所述第二吸附單元中釋放的氮氧化物被供至濕式洗滌器。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，使用加熱的再生空氣或氮?dú)鈦韴?zhí)行所述再生。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述污染物出現(xiàn)為濃度低于2.Oppm0
14.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述凈化的氣流可被用在化學(xué)生產(chǎn)工藝中。
15.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述吸附單元進(jìn)一步將過量的臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣。
16.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述吸附單元包含超過一個(gè)床層。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述超過一個(gè)床層包含多于一種吸附劑。
全文摘要
一種從氣流中去除污染物的方法，包括用于從氣流中去除污染物(特別是氮氧化物)的方法，通過將臭氧混入氣流中，并將混合的臭氧和氣流進(jìn)給到吸附單元來實(shí)現(xiàn)。臭氧和氮氧化物的反應(yīng)產(chǎn)物會(huì)被吸附，并從吸附單元中得到凈化的氣流。
文檔編號(hào)B01D53/81GK102895865SQ20111026550
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者朱建軍, N·蘇卡 申請(qǐng)人:琳德股份公司