一种同步换热式气体吸收塔，它是一个泡罩塔，塔底部有液体出口和进气口，塔顶部有尾气出口和吸收液出口，每层塔盘的泡罩间有１－３层换热盘管，换热盘管进口和出口直接通向塔体外，换热盘管内流动传热介质。一种采用上述的同步换热式气体吸收塔的氮氧化物吸收浓缩工艺，它是将含ＮＯＸ的废气与空气按废气的浓度和种类以一定比例混合后，从吸收塔的塔底进入，作为吸收剂的水或稀硝酸从塔顶进入，混合气和吸收剂在各级填料或者塔板上逆流或错流接触反应，反应热由各层填料和塔板上的换热盘管内的冷却水及时带走，吸收塔顶部排放尾气中ＮＯＸ排放浓度（１５０ｐｐｍ，速率（１ｋｇ／ｈ；吸收塔底部得到质量浓度为３５～５８％的硝酸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体吸收塔，以及NOx废气的环保治理。
技术介绍
氮氧化物(主要指NO和NO2，通称NOx)排放在空气里会形成黄色或褐色的烟雾， 俗称“黄龙”，是目前造成大气污染的重要污染源之一。NOx废气不但会造成酸雨、酸雾，还能 破坏臭氧层，给自然环境和人类生产、生活带来严重危害。硝酸工业、燃料燃烧和机动车尾 气排放等过程都会释放出大量氮氧化物。据不完全统计，2005年我国氮氧化物的排放量高 达2220万吨，高居世界各国前列，由此带来的大气污染和酸雨问题严重，经济损失巨大，严 重制约了我国社会经济的可持续性发展。因此控制氮氧化物排放、加强氮氧化物污染的治 理，已成为环境保护工作中一项非常紧迫的任务。当前对氮氧化物废气的脱除技术主要分为干法和湿法两大类。干法主要包括催化 还原法、固体吸附法、等离子法，主要适用于低浓度氮氧化物体系，例如汽车尾气、燃料燃烧 废气等。湿法则主要是通过用水、稀酸、碱溶液来反应吸收高浓度的N0X。其中用水吸收处 理技术是最值得提倡的绿色环保工艺，其不仅能够实现NOx废气的环保排放，还能将废气中 的NOx全部进行回收和资源化，并根据实际需要生产出10 65%浓度不等的硝酸供企业循 环利用。水吸收氮氧化物的流程看似普通，其实吸收过程异常复杂，在吸收过程中包含多 个可逆和不可逆的化学反应以及学术界存在争议的氮氧化物中间产物，由于各个反应相互 影响关联，要想研究清楚其中的每个步骤环节几乎不可能，因此在研究过程通常将之简化 为两步第一步为气相氧化反应向含有氮氧化物的废气中补充空气，使NO氧化成为能被 水吸收的NO2 :2N0+02 = 2N02 ；第二步为液相吸收3N02+H20 = 2HN03+N0,生成的NO再与仏 重新进行第一步反应，从而循环反应吸收。NOx吸收浓缩的关键点在于吸收过程温度的控制。NOx吸收过程是强放热反应，如 果在各吸收段不及时进行热量转移，其操作温度就会升高，将不利于NOx的吸收，尾气排放 容易超标。一般操作温度不要超过40°C，高压和低温都有利于吸收，但温度低于10°C时氮 氧化物容易溶解在硝酸中而使得硝酸溶液带色，同时低温还会消耗更多的冷冻水而增加能 耗。通常反应吸收温控采用外部循环换热，其实现容易，操作简单，较大的液体量也容易使 填料表面润湿，提高填料的效率。随着废气中NOx浓度和流量的下降，各吸收段反应规模和 产生的热量逐渐减小，此时液体循环量和换热量均相应减小。美国德林卡德公司曾提出一种用于硝酸制造、再循环或回收的专利 (CN96199789. 3)先用硝酸将NOx源中的NO氧化成3价的氮氧化物(如N2O3)，再通入氧气 和水进行反应，生成硝酸。这表明NOx向硝酸转化过程中还存在其它可逆和不可逆反应。由 于部分反应是循环进行的(如NO被氧化成NO2,而NO2与水又反应生成NO)，实践证明采用 水或稀硝酸常压单塔或多塔串联吸收的方法，尾气排放很难达到国家排放标准(< MOmg/ m3)，有的甚至依然为“黄龙”。专利CN02138494.0曾提出一种以吸收塔为主吸收设备，喷射泵为辅助吸收设备，常压下用稀硝酸单级循环吸收尾气中氮氧化物的方法。其实际效果有 待考证。本专利专利技术人获授权的专利ZL200610039814. 1提出了一种治理回收氮氧化物的 整套工艺，包括吸收、漂白、浓缩过程，该套工艺已在生产己二酸、草酸、DNT的企业(均采用 硝酸做氧化剂，硝烟吸收后重新变为高浓度硝酸循环利用)成功应用，但仍存在一些缺陷， 例如一方面仍需要外循环换热，这样就增加了泵、换热器等许多外部设备，同时增加了动力 消耗和操作成本；另一方面，由于反应热只能是在吸收液流经一段填料后才采出换热，因此 反应热移出滞后，造成各段填料温差较大，反应速率不可控，吸收效率不均勻，这就需要更 多的吸收理论级来满足工艺要求，使得流程较长，通常需要2 3座吸收塔。
技术实现思路
本专利技术提出了一种同步换热式氮氧化物(NOx)吸收浓缩工艺及装置，在保证NOx 废气环保排放、全部回收成为35 58%硝酸的基础上，摒弃了较高动力消耗的外部换热系 统，仅通过塔内件的集成和优化即实现了塔内部反应和换热的同步进行，节约了能耗，提高 了反应吸收效率，使流程和投资大幅度缩减。本专利技术具体技术方案如下一种同步换热式气体吸收塔，它是一个泡罩塔，塔底部有液体出口和进气口，塔顶 部有尾气出口和吸收液出口，如图1所示，每层塔盘的泡罩间有1-3层换热盘管，换热盘管 进口和出口直接通向塔体外，如图2所示，换热盘管内可以流动传热介质。本专利技术的同步换 热式气体吸收塔适用于气体被所采用的吸收液吸收时明显放热或吸热的气体吸收。上述的同步换热式气体吸收塔，所述的每层塔盘的泡罩间有1-3层换热盘管，吸 收塔的下、中、上各部分塔盘的泡罩间的换热盘管的层数可以相同或不同。由于吸收塔的下 部被吸收气体浓度高，放热量或吸热量大，吸收塔的下部塔板的泡罩间可以有3层换热盘 管，中部塔板可以有二层换热盘管，上层塔板被吸收气体的浓度低，放热量或吸热量小，可 以有一层换热盘管，通常上、中、下部的塔板数比例为2. 5 1.5 1。上述的同步换热式气体吸收塔，所述的上、中、下部塔板间的距离可以是不同的。上述的同步换热式气体吸收塔，塔底部可以采用1-2层填料，可以是规整填料或 散堆填料，每层填料上部配有液体分布器，下方配有填料支撑装置，在每层填料中间有换热 盘管。上述的同步换热式气体吸收塔，所述的填料层采用规整填料，每盘填料之间排有1 层换热盘管(如图3所示)，每盘填料高度在150mm 250mm ；采用散堆填料时，换热管既可 采用与规整填料相同的盘管结构也可设计为竖直型盘管结构(如图4所示)，竖直换热管各 排之间的距离为150mm 300mm，高度为等于或接近填料层高度。一种采用上述同步换热式气体吸收塔的氮氧化物(NOx)吸收浓缩工艺，它是将含 NOx的废气与空气按废气的浓度和种类以一定比例(1体积NO消耗0. 75体积& ；1体积NO2 消耗0. 25体积& ；1体积空气中含0. 2体积的O2)混合后，从吸收塔的塔底进入，作为吸收剂 的水或稀硝酸从塔顶进入，混合气和吸收剂在各级填料或者塔板上逆流或错流接触反应， 反应热由各层填料和塔板上的换热盘管内的冷却水及时带走，净化后的达标气体从尾塔顶 部排放，吸收、反应后产生的一定浓度的硝酸由塔底流出。上述氮氧化物(NOx)吸收浓缩工艺，所述的吸收操作压力为0. 4 IMPa (绝压)当0. 4MPa彡操作压力彡0. 6MPa时，采用30 32理论级吸收；当0. 6MPa彡操作压力 彡0. 8MPa时，采用洸 30理论级吸收；当0. 8MPa彡操作压力彡IMPa时，采用22 洸理 论级吸收。上述的氮氧化物(NOx)吸收浓缩工艺，理论级由复合泡罩塔板或者填料来实现每 层复合泡罩塔板折合成0. 6理论级，吸收塔内总实际塔板数为36 M块；当进气中总氮 氧化物(NCHNO2)质量浓度较高(> 30% )时，塔底部也可采用1 2层填料，填料高度为 3 5m，每层填料上方配有液体分布器，下方配有填料支撑装置，可采用各种耐酸材质的散 堆或规整填料，其余部分采用复合有换热管的泡罩塔板。上述的氮氧本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种同步换热式气体吸收塔，其特征是：它是一个泡罩塔，塔底部有液体出口和进气口，塔顶部有尾气出口和吸收液出口，每层塔盘的泡罩间有１－３层换热盘管，换热盘管进口和出口直接通向塔体外，换热盘管内流动传热介质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：耿皎，张锋，王晓旭，袁刚，彭璟，张志炳，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：84[]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。