一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法，該方法和工藝流程主要是利用四氧化二氮的飽和蒸汽壓高、冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度范圍窄（沸點(diǎn)21.15℃、冰點(diǎn)?11.23℃）的特點(diǎn)，不進(jìn)行廢氣壓縮的情況下，通過使用低溫水冷機(jī)組提供冷量，將產(chǎn)生的冷能傳遞給乙二醇?水溶液，乙二醇?水溶液再把冷量傳遞至四氧化二氮廢氣，降低廢氣溫度，使廢氣中四氧化二氮達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)四氧化二氮冷凝回收。本發(fā)明處理廢氣流量達(dá)到300m3/h，回收率≥80%，回收后的四氧化二氮純度高于99.8%，相當(dāng)水含量低于0.03%。本發(fā)明工藝流程簡單，效益高，同時(shí)可作為生產(chǎn)少量高純四氧化二氮的工藝方法。
【專利說明】
一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及液體推進(jìn)劑廢氣處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回 收的方法，屬于廢氣回收的工程化處理應(yīng)用。
[0002] 技術(shù)背景
[0003] 四氧化二氮?jiǎng)《?，且有腐蝕性，在大氣壓下，四氧化二氮的沸點(diǎn)為21.2°(：，熔點(diǎn)-11.2°C，密度(20 °C ) 1.446g/cm3，是一種優(yōu)良的氧化劑，它的液態(tài)溫度范圍很窄，極易凝固 和蒸發(fā)。常溫下的四氧化二氮飽和蒸汽壓較高。飽和蒸汽中四氧化二氮和二氧化氮形成平 衡混合氣體，相互轉(zhuǎn)化。二氧化氮?dú)怏w為棕紅色，有神經(jīng)麻醉性毒性，屬中等毒性物質(zhì)。四氧 化二氮是最重要的火箭推進(jìn)劑之一，廣泛應(yīng)用于航天發(fā)射和武器裝備科研試驗(yàn)領(lǐng)域。
[0004] 在轉(zhuǎn)注、加注、庫房回流、調(diào)溫、各種設(shè)備調(diào)校等工作過程中，都會產(chǎn)生大量廢氣， 人員長期接觸四氧化二氮廢氣可能引發(fā)發(fā)神經(jīng)衰弱綜合征及慢性呼吸道炎證，短期大量吸 入會損害呼吸道，同時(shí)分解產(chǎn)生的二氧化二氮等氮氧化物在紫外線的作用下能強(qiáng)烈地破壞 臭氧層，破壞力不低于氟氯代烷。
[0005] 長期以來，四氧化二氮廢氣多通過高空排放，或燃燒，或溶液吸收等方式處理，既 增加了成本，造成了二次污染，同時(shí)也造成較大的能源浪費(fèi)。
[0006]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是公開一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法，便于對推進(jìn)劑作 業(yè)中四氧化二氮廢氣進(jìn)行冷凝回收處理，既減少環(huán)境污染、提高安全性，有可回收廢氣中有 用成分，減少資源浪費(fèi)。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的： 1、技術(shù)原理 本發(fā)明的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是利用四氧化二氮的飽和蒸汽壓高、冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度范圍窄（沸點(diǎn) 21.15°C、冰點(diǎn)-11.23°C )的特點(diǎn)，不進(jìn)行廢氣壓縮的情況下，通過使用低溫水冷機(jī)組提供冷 量，將產(chǎn)生的冷能傳遞給乙二醇-水溶液，乙二醇-水溶液再把冷量傳遞至四氧化二氮廢氣， 降低廢氣溫度，使廢氣中四氧化二氮達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)四氧化二氮冷凝回收。
[0009] 本發(fā)明中乙的二醇-水溶液既是中間熱傳遞介質(zhì)，也是蓄冷介質(zhì)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn) 行。
[0010] 2、工藝流程 本發(fā)明的工藝流程如附圖。
[0011] 工藝流程主要設(shè)備：低溫水冷機(jī)組、廢氣冷卻換熱器、乙二醇溶液循環(huán)栗、乙二醇 溶液緩沖罐、冷凝液收集罐、氣液分離器以及氣動(dòng)球閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度計(jì)及其變送器、壓 力表及其變送器、液位計(jì)及其變送器、渦街流量計(jì)、控制系統(tǒng)。
[0012] 工藝流程中含有三步驟的物質(zhì)流路，實(shí)現(xiàn)冷量獲取、熱量傳遞、冷凝回收。
[0013] 第一步驟物質(zhì)流路： 制冷劑循環(huán)流路，通過循環(huán)制冷劑，低溫水冷機(jī)組不斷把系統(tǒng)熱量排至環(huán)境，把冷量傳 至乙二醇-水溶液。
[0014] 第二步驟物質(zhì)流路： 乙二醇-水溶液循環(huán)流路，通過循環(huán)栗提供循環(huán)動(dòng)力，乙二醇-水溶液通過廢氣冷卻換 熱器，把低溫水冷機(jī)組產(chǎn)生的冷量傳至四氧化二氮廢氣，同時(shí)把從廢氣中得到的熱量傳至 低溫水冷機(jī)組，周而復(fù)始循環(huán)，不斷給四氧化二氮廢氣提供冷量，乙二醇-水溶液一方面實(shí) 現(xiàn)有效熱傳遞，另一方面實(shí)現(xiàn)一定蓄冷，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。
[0015] 第三步驟物質(zhì)流路： 四氧化二氮廢氣流路，四氧化二氮廢氣進(jìn)入廢氣冷卻換熱器得到冷卻，形成過飽和氣 液混合物，進(jìn)入氣液分離器形成氣液分離，產(chǎn)生的廢氣含有少量四氧化二氮，采用其他方式 處理后排放，產(chǎn)生的液體進(jìn)入冷凝液收集罐，實(shí)現(xiàn)再次回收，等收集到一定容積，轉(zhuǎn)至專門 貯存系統(tǒng)。
[0016] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果： 1、本發(fā)明研究了一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法和工藝流程，利用四氧化二 氮的飽和蒸汽壓高，冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度范圍窄（沸點(diǎn)21.15°C、冰點(diǎn)-11.23°C)的特點(diǎn)，在不進(jìn) 行壓縮的情況下，使用目前各種成熟的設(shè)備，降低四氧化二氮廢氣溫度，使廢氣中四氧化二 氮達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)四氧化二氮冷凝回收。。
[0017] 2、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了廢氣中大部分四氧化二氮回收利用，在減少物質(zhì)浪費(fèi)的同時(shí)，又 減少了環(huán)境污染。若處理污染需要消耗能源，同時(shí)減少了能源消耗量。
[0018] 3、本發(fā)明用于四氧化二氮冷凝回收，處理量大，處理效果好，效率達(dá)到80%以上，每 100m 3廢氣中可回收四氧化二氮約為105kg，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
[0019] 4、本發(fā)明的安全性和自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，有自動(dòng)聯(lián)鎖和手動(dòng)操作控 制功能，確保系統(tǒng)安全。
[0020] 5、本發(fā)明同時(shí)是一種生產(chǎn)少量高純四氧化二氮的工藝方法，回收后的四氧化二氮 純度高于99.8%(理論純度高于99.9%)、相當(dāng)水含量低于0.03%。
[0021]
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
[0023]圖中：1-氣動(dòng)球閥、2-溫度計(jì)及變送器、3-渦街流量計(jì)、4-壓力表及變送器、5-乙二 醇-水溶液緩沖罐、6-液位計(jì)及變送器、7-電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、8-低溫水冷機(jī)組、9-乙二醇溶液循環(huán) 栗、10-廢氣冷卻換熱器、11-氣液分離器、12-安全閥、13-截止閥、14-冷凝液收集罐。
[0024]
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面以實(shí)現(xiàn)一套四氧化二氮廢氣入口溫度為15 °C時(shí)、處理能為300m3/h的工藝流 程及裝置進(jìn)行具體描述。
[0026]裝置采用撬裝結(jié)構(gòu)，主要設(shè)備安裝于金屬底座上，包括低溫水冷機(jī)組8、廢氣冷卻 換熱器10、乙二醇-水溶液循環(huán)栗9、乙二醇-水緩沖罐5、冷凝液收集罐14、氣液分離器11以 及氣動(dòng)球閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、溫度計(jì)及其變送器、壓力表及變送器器、液位計(jì)及其變送器、渦街 流量計(jì)、控制系統(tǒng)等。
[0027] 1、技術(shù)指標(biāo) (1) 廢氣處理流量:200~300m3/h; (2) 回收效率：彡80%: (3) 回收的四氧化二氮純度：彡99.8%;相當(dāng)水含量:<0.03%。
[0028] 2、處理裝置的主要工藝參數(shù)如表1。
[0029] 表1主要工藝參數(shù)表
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于四氧化二氮廢氣雙循環(huán)冷凝回收方法，其特征是：首先將四氧化二氮廢氣 送入廢氣冷卻換熱器和低溫冷凍機(jī)組冷卻處理，把乙二醇-水溶液降到-25°C~-20°C ;冷卻 后的乙二醇-水溶液進(jìn)入氣液分離器，乙二醇-水溶液將冷量傳遞至四氧化二氮廢氣，降低 四氧化二氮廢氣溫度，使四氧化二氮廢氣達(dá)到過飽和狀態(tài)，經(jīng)氣液分離器處理后產(chǎn)生的廢 氣經(jīng)二次處理后排放，產(chǎn)生的液體進(jìn)入冷凝液收集罐回收。2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的方法，其特征是:利用四氧 化二氮的飽和蒸汽壓高，冰點(diǎn)和沸點(diǎn)溫度范圍窄的特點(diǎn)，在不進(jìn)行廢氣壓縮的情況下，使用 目前成熟的設(shè)備，通過低冰點(diǎn)中間介質(zhì)把低溫水冷機(jī)組提供的冷量傳遞給四氧化二氮廢 氣，降低四氧化二氮廢氣溫度，使四氧化二氮廢氣達(dá)到過飽和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)四氧化二氮冷凝回 收。
【文檔編號】B01D53/00GK105999981SQ201610530537
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】張立清, 李珍, 焦天恕, 武緯, 黃凌志, 候子文, 叢繼信, 趙光瑞, 張光友
【申請人】中國人民解放軍63605部隊(duì)