一种用于推进剂废气处理的一体化装置、系统及应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于推进剂废气处理的一体化装置，并公开了将该一体化装置用于推进剂废气处理的系统及方法。该一体化装置包括气液接触段，静态洗涤段和超重力过程强化段。将该装置用于推进剂废气处理，推进剂废气经风机进入该装置进行三段处理，处理后的气体经气体出口排出，液体由装置底部循环进入旋转填料转子，吸收液可由补液罐进行补充。该装置集三段处理于一体，不仅能保证高效分离，达到良好的脱除效果，同时通过对设备的集成，减少了管道的铺设，降低气体压降，最大程度地减小了装置重量和体积，为撬装和车载提供了极大便利。同时加入氧化剂去除副产物亚硝酸类物质，使废水中亚硝酸类物质含量满足公用废水处理要求。

An integrated device, system and application for propellant waste gas treatment

The invention discloses an integrated device for propellant waste gas treatment, and a system and method for using the integrated device for propellant waste gas treatment. The integrated device includes a gas-liquid contact section, a static washing section and a hypergravity process strengthening section. The device is used for propellant waste gas treatment. The propellant waste gas enters the device for three-stage treatment through the fan. The treated gas is discharged through the gas outlet, and the liquid circulates from the bottom of the device to the rotary packing rotor. The absorption liquid can be supplemented by the make-up tank. The device integrates three-stage treatment, which can not only ensure efficient separation and achieve good removal effect, but also reduce pipeline laying, gas pressure drop and device weight and volume through the integration of equipment, providing great convenience for skid mounted and vehicle mounted. At the same time, adding oxidant to remove the by-product nitrous acid, so that the content of nitrous acid in wastewater can meet the requirements of public wastewater treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种用于推进剂废气处理的一体化装置、系统及应用
本专利技术涉及废气处理
更具体地，涉及一种用于推进剂废气处理的一体化装置、系统及应用。
技术介绍
液体推进剂由于具有化学反应速度快、比冲高、易于贮存的特点，广泛应用于航天领域。常用的液体推进剂中，又以四氧化二氮(N2O4)/偏二甲肼((CH3)2N2H2)双组元液体推进剂应用最为广泛。但在推进剂转注、加注，系统气密性检查后和发动机试车后，都会排放有大量的废气。其中，四氧化二氮(N2O4)会挥发成气态的四氧化二氮(N2O4)、二氧化氮(NO2)和氮气(N2)的混合气体，若不加以处理，将会在空气中形成剧毒的黄烟；偏二甲肼((CH3)2N2H2)的废气则具有高毒、易燃、易爆的特性，人类即使暴露在低浓度偏二甲肼((CH3)2N2H2)蒸气中也会造成慢性中毒。由此可见两种推进剂所产生的废气均会严重地污染大气，同时对环境和人身健康造成很大伤害，因此必须对推进剂废气进行系统化的处理，以保证航天过程中的无害化作业和人员安全。对于推进剂废气的处理方法包括水吸收处理法、催化氧化处理法、燃烧法、中和吸收处理法、高空排放处理法等。其中，中和吸收法具有反应速度快、处理效果好的优点，且能源消耗较低，操作简便，因而被广泛应用。目前常使用塔式设备，采用喷淋水洗来吸收废气中肼和氮氧化物等有毒有害成分。中国航天液体推进剂研究中心自主设计和研制了一种KC-48型肼类废气中和处理装置，采用单级吸收塔作为主要反应场所，结合储液罐和气液分离器对肼类废气进行中和吸收。中国专利CN103920385报道了一种氧化吸收高浓度四氧化二氮的方法，采用多级吸收塔串联操作以达到高效处理。中国专利CN106582239报道了一种超重力装置，用来处理飞机应急动力系统的肼废气，结合静态混合器和气液分离系统，在保证高效脱除肼废气的同时满足了车载要求。但目前公开报道的装置及应用存在以下问题：(1)吸收塔反应效率较低，采用单级吸收塔对废气的脱除效果不理想，需采用多级串联才能实现高效吸收，如此大大增加了设备占用空间，且塔式设备存在无法满足车载要求，灵活性差以及操作弹性低的问题，因此采用可撬装的超重力反应器将有效解决这一问题。(2)采用独立的超重力反应器仅能对废气进行一次处理，为保证废气脱除效果，需增加静态混合器和气液分离系统，液体则需要通过自身重力驱动在超重力反应器、静态混合器和气液分离系统之间实现流动。装置在布局时，所处高度位置关系受到限制，导致系统内设备体积和高度严格受限，并且需要通过一系列的管道和阀门进行连接和输送，会存在管道复杂，液体易泄露等问题。且针对车载，更需要合理地利用空间，加大装置和系统的集成度，在保证安全操作的同时最大程度地减小占用空间。(3)气体压降较大，增加工艺能耗。对于吸收塔，为保证废气脱除效率，通常采用较高的填料进行吸收，气体流经填料将会产生很大的压降；对于多设备串联操作，或增加静态混合器等设备，设备进出口和管路的增多也会导致较大的气体压降，由此增加工艺流程中的能耗。(4)所用吸收液(硝酸、磷酸、硫酸或混酸等)与弱碱性的偏二甲肼((CH3)2N2H2)进行中和反应，产物为硝酸和硝酸盐。但反应过程中极易产生副反应，副产物主要为有毒物质亚硝酸类物质，而吸收液无法对生成的亚硝酸类物质进行处理，由此容易产生二次污染。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种用于推进剂废气处理的一体化装置，具体采用下述技术方案：包括壳体9，壳体顶部设有气体出口1，气体出口处下方的壳体顶部内表面设有除沫器10，壳体上部设有旋转填料转子3，旋转填料转子上方设有隔板2，旋转填料转子由电机8带动，旋转填料转子中部设有进液管12，进液管与液体进口11连接，壳体中部设有液体分布器13，液体分布器13下方设有洗涤段填料4，洗涤段填料4下方为储罐17，储罐17中间设有曝气盘16将储罐17分为上下两部分，曝气盘与壳体侧壁的气体入口5连接，曝气盘16上方壳体侧壁还设有充装液入口14和补液口15，另一侧曝气盘16下方壳体侧壁设有冷却水入口6和冷却水出口7，壳体底部设有液体出口18。本专利技术还提供了一种用于推进剂废气处理的系统，具体采用下述技术方案：包括上述的废气处理一体化装置21、一号补液罐26、二号补液罐29、风机20和循环泵24；废气入口19连接风机20入口，风机20出口连接废气处理一体化装置21的气体入口，废气处理一体化装置21的气体出口连接出口23，废气处理一体化装置21的液体出口连接循环泵24的入口，循环泵24的出口连接废气处理一体化装置21的液体进口11，一号吸收液由一号补液罐26的入口进入，一号补液罐26的出口连接废气处理一体化装置21的补液口，二号吸收液由二号补液罐29的入口进入，二号补液罐29的出口连接废气处理一体化装置21的补液口。优选地，还包括第一塔底泵27和第二塔底泵30。第一塔底泵27的入口连接一号补液罐26的出口，第一塔底泵27的出口连接废气处理一体化装置21的补液口，第二塔底泵30的入口连接二号补液罐29的出口，第二塔底泵30的出口连接废气处理一体化装置21的补液口。优选地，还包括充装系统33，充装液进入循环泵24入口，循环泵24出口连接废气处理一体化装置21的充装液入口。优选地，还包括吸收液排出系统34，废气处理一体化装置21的液体出口连接循环泵24入口，循环泵24出口排出吸收液。优选地，还包括冷却系统22，冷却水31由废气处理一体化装置21的冷却水进口进入，由废气处理一体化装置21的冷却水出口回到主体32。优选地，所述充装液选自氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠溶液或其混合物与氧化剂H2O2组成的混合物或者硝酸、磷酸、硫酸、柠檬酸、水杨酸或其混合物与氧化剂CaClO2、NaClO2、H2O2或其混合物组成的混合物；所述一号吸收液选自氢氧化钠、氨水、碳酸氢钠溶液或其混合物与氧化剂H2O2组成的混合物；所述二号吸收液包括硝酸、磷酸、硫酸、柠檬酸、水杨酸或其混合物与氧化剂CaClO2、NaClO2、H2O2或其混合物组成的混合物。优选地，所述旋转填料转子的填料类型包括规整填料和丝网填料，所述旋转填料转子内的超重力场水平为30～1500g，所述g为重力加速度9.8m/s2；优选地，所述旋转填料转子内的超重力场水平为100～1000g。优选地，所述废气处理一体化装置中吸收液温度为5～50℃，优选地，所述吸收液温度为15～35℃。本专利技术还提供了一种采用上述推进剂废气处理系统的应用，包括如下步骤：(1)、首先对废气处理一体化装置21进行充装，打开第一阀门35、第二阀门36和第三阀门37，使吸收液经循环泵24进入废气处理一体化装置21的充装液入口，充装完成后关闭第一阀门35和第三阀门37，打开第八阀门42和第五阀门39，吸收液经循环泵21进行循环，由废气处理一体化装置21的液体进口11进入。(2)、废气经风机20进入废气处理一体化装置21的气体入口，经曝气盘进入吸收液进行初次气液接触，然后向上进入静态洗涤段进行二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于推进剂废气处理的一体化装置，其特征在于：包括壳体(9)，壳体(9)顶部设有气体出口(1)，气体出口(1)处下方的壳体(9)顶部内表面设有除沫器(10)，壳体(9)上部设有旋转填料转子(3)，旋转填料转子(3)上方设有隔板(2)，旋转填料转子(3)由电机(8)带动，旋转填料转子(3)中部设有进液管(12)，进液管(12)与液体进口(11)连接，壳体(9)中部设有液体分布器(13)，液体分布器(13)下方设有洗涤段填料(4)，洗涤段填料(4)下方为储罐(17)，储罐(17)中间设有曝气盘(16)将储罐(17)分为上下两部分，曝气盘(16)与壳体侧壁的气体入口(5)连接，曝气盘(16)上方壳体(9)侧壁还设有充装液入口(14)和补液口(15)，另一侧曝气盘(16)下方壳体(9)侧壁设有冷却水入口(6)和冷却水出口(7)，壳体(9)底部设有液体出口(18)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于推进剂废气处理的一体化装置，其特征在于：包括壳体(9)，壳体(9)顶部设有气体出口(1)，气体出口(1)处下方的壳体(9)顶部内表面设有除沫器(10)，壳体(9)上部设有旋转填料转子(3)，旋转填料转子(3)上方设有隔板(2)，旋转填料转子(3)由电机(8)带动，旋转填料转子(3)中部设有进液管(12)，进液管(12)与液体进口(11)连接，壳体(9)中部设有液体分布器(13)，液体分布器(13)下方设有洗涤段填料(4)，洗涤段填料(4)下方为储罐(17)，储罐(17)中间设有曝气盘(16)将储罐(17)分为上下两部分，曝气盘(16)与壳体侧壁的气体入口(5)连接，曝气盘(16)上方壳体(9)侧壁还设有充装液入口(14)和补液口(15)，另一侧曝气盘(16)下方壳体(9)侧壁设有冷却水入口(6)和冷却水出口(7)，壳体(9)底部设有液体出口(18)。


2.一种用于推进剂废气处理的系统，其特征在于：包括权利要求1所述的废气处理一体化装置(21)、一号补液罐(26)、二号补液罐(29)、风机(20)和循环泵(24)；废气入口(19)连接风机(20)入口，风机(20)出口连接废气处理一体化装置(21)的气体入口(5)，废气处理一体化装置(21)的气体出口(1)连接出口(23)，废气处理一体化装置(21)的液体出口连接循环泵(24)的入口，循环泵(24)的出口连接废气处理一体化装置(21)的液体进口(11)，一号吸收液(25)由一号补液罐(26)的入口进入，一号补液罐(26)的出口连接废气处理一体化装置(21)的补液口(15)，二号吸收液(28)由二号补液罐(29)的入口进入，二号补液罐(29)的出口连接废气处理一体化装置(21)的补液口(15)，第一塔底泵(27)的入口连接一号补液罐(26)的出口，第一塔底泵(27)的出口连接废气处理一体化装置(21)的补液口(15)，第二塔底泵(30)的入口连接二号补液罐(29)的出口，第二塔底泵(30)的出口连接废气处理一体化装置(21)的补液口(15)；还包括充装系统(33)，充装液进入循环泵(24)入口，循环泵(24)出口连接废气处理一体化装置(21)的充装液入口(14)；还包括吸收液排出系统(34)，废气处理一体化装置(21)的液体出口(18)连接循环泵(24)入口，循环泵(24)出口排出吸收液；还包括冷却系统(22)，冷却水(31)由废气处理一体化装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，陈建峰，陈文聪，初广文，邹海魁，罗勇，孙宝昌，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11