一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及液體推進劑污水處理領(lǐng)域，尤其是一種在亞臨界條件下催化氧化偏二 甲肼污水的方法，屬于高濃度偏二甲肼污水的無害化處理。
[0003] 技術(shù)背景
[0004] 偏二甲肼是一種易燃易爆和高毒的化學品，長期接觸對人的神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟、腎臟 都有嚴重影響。在貯運、加轉(zhuǎn)注等過程中，會產(chǎn)生大量的偏二甲肼污水，直接排放將嚴重影 響環(huán)境。如果偏二甲肼污水處理不及時或處理不完全，將對環(huán)境和人員造成較大危害。
[0005] 目前，雖然國內(nèi)外針對偏二甲肼污水氧化處理技術(shù)開展了多方面試驗研究，但從 實用的角度考慮，一直難以令人滿意。因為過去的氧化處理技術(shù)往往采用次氯酸鈉、臭氧等 強氧化劑，處理過程中氧化劑添加量不能精確控制，易造成偏二甲肼過氧化或氧化不徹底， 生成二次污染物，部分污染物甚至比偏二甲肼毒性更強。例如，污水在臭氧或次氯酸鈉的作 用下，催化氧化至水中偏二甲肼含量趨于零時，甲醛的含量可達50mg/L;并且，臭氧在混合 氣體中濃度超過10%時具有爆炸性，存在安全問題。氧氣氧化能力相對較弱，用氧氣處理偏 二甲肼污水不會出現(xiàn)過氧化現(xiàn)象，但效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是公開一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，建立一 套高效、環(huán)保、低能耗和機動性強的偏二甲肼污水處理技術(shù)，便于對推進劑作業(yè)中不同場所 的偏二甲肼污水進行處理。
[0007] 亞臨界條件是指物質(zhì)存在的狀態(tài)條件，是指某些物質(zhì)在溫度高于其沸點但低于臨 界溫度，以流體形式且壓力低于臨界壓力存在的物質(zhì)。
[0008] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的： 1、技術(shù)原理 一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，其方法流程為：向催化反應器中 充氧氣至壓力為0. 60~0. 65MPa，然后用氮氣將污水擠壓至反應器中，控制污水流量小于 15L/h，在150~170°C的溫度和0. 70~0. 75MPa的壓力條件下進行催化氧化反應，反應產(chǎn) 物經(jīng)換熱后排出。
[0009] 偏二甲肼污水在催化劑作用下與氧氣在高溫條件下發(fā)生的加壓催化氧化反應，其 反應方程式如下：
上述的催化劑為Pt貴金屬催化劑，或為Ru貴金屬催化劑。
[0010] 2、裝置結(jié)構(gòu) 裝置由偏二甲肼污水輸入設(shè)備(污水罐、過濾器、減壓閥、截止閥、流量計、液位計、壓 力表等)、氧氣輸入設(shè)備（高壓鋼瓶、減壓閥、截止閥、單向閥、流量計等)、氮氣輸入設(shè)備(高 壓鋼瓶、減壓閥、截止閥、單向閥等)、換熱器、電加熱裝置、水冷卻器、氣液分離器、催化反應 器、控制系統(tǒng)等組成。
[0011] 工藝流程說明：氧氣和偏二甲肼污水(氮氣）分別通過不同管道進入催化反應器下 部形成混合液體。
[0012] 氧氣流程：氧氣通過高壓鋼瓶一減壓閥一流量計一截止閥一單向閥一催化反應 器。
[0013]污水流程：污水罐一截止閥一過濾器一流量計一熱交換器一電加熱器一單向閥一 催化反應器。
[0014]混合液體流程：通過電加熱器形成的高溫混合液體均勻通過催化反應器進行加壓 催化氧化反應。
[0015]余熱回收：分解后的污水通過反應器出口管道進入換熱器與冷水進行熱交換，而 后通過管道進入氣液分離器。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果： 1、本發(fā)明研究了一種處理偏二甲肼污水的亞臨界催化氧化的處理技術(shù)，使偏二甲肼污 水與氧氣在催化劑作用下發(fā)生加壓催化氧化反應，轉(zhuǎn)化成簡單、穩(wěn)定、無毒的小分子產(chǎn)物， 實現(xiàn)偏二甲肼的完全消除，不對環(huán)境造成二次污染。
[0017]2、本發(fā)明安全性和自動化程度高，可實現(xiàn)自動控制，有自動聯(lián)鎖和手動操作控制 功能，確保系統(tǒng)安全。處理量大，處理效果好，通過氧氣高溫催化氧化，可實現(xiàn)偏二甲肼的徹 底處理，偏二甲肼去除率多99. 9%，處理后污水中偏二甲肼濃度< 0. 5ppm，達到國家標準要 求的排放要求；氧化徹底，無中間產(chǎn)物。
[0018]3、本發(fā)明實用性強，機動性高，處理系統(tǒng)整體采用撬裝結(jié)構(gòu)，可單獨放置處理場地 進行處理，也可放置在卡車上進行工作。
[0019]
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明用于催化氧化處理偏二甲肼污水的流程圖。
[0021]
【具體實施方式】
[0022] 下面以實現(xiàn)一套偏二甲肼污水濃度彡5000ppm時，處理能為15L/h的裝置進行具 體描述。
[0023]裝置采用撬裝結(jié)構(gòu)，全部設(shè)備安裝于尺寸為2000mmX1200mm的金屬底座上，包括 污水罐、熱交換器、電加熱器、催化反應器、水冷卻器、氣液分離器、控制柜等主要設(shè)備。
[0024] 1、技術(shù)指標 1)處理能力：當污水濃度彡5000ppm時，處理能力彡15L/h。
[0025]2)處理效果。在各種工況下，氣液分離器出口液體按GB/T14376-93《水質(zhì)偏二 甲基肼的測定氨基亞鐵氰化鈉分光光度法》檢測：偏二甲肼濃度< 0. 5ppm，其他各種有害 物質(zhì)經(jīng)有機碳分析儀檢測<L〇ppm。
[0026] 3)能耗。設(shè)備電功率消耗彡9kw。
[0027] 處理裝置的主要工藝參數(shù)如表1。
[0028] 表1主要工藝參數(shù)表
2、設(shè)備設(shè)計選型 1)氧氣流路設(shè)計 氧氣高壓鋼瓶選擇：高壓鋼瓶采用標準的高壓焊接鋼瓶，能夠連續(xù)提供氧氣。容積 40L，設(shè)計壓力13. 5MPa，最大工作壓力25MPa，可以滿足處理量、管道和催化反應器的壓降 要求。
[0029] 氧氣管道：減壓閥出口冷氧氣管道直徑為8mm，材質(zhì)為304不銹鋼。氧氣管路設(shè)置 有1個截止閥和1個單向閥。
[0030] 2)污水流路設(shè)計 污水管道直徑為6mm，與現(xiàn)場污水管道匹配，污水罐容積120L。材質(zhì)為304不銹鋼。管 路設(shè)置1個截止閥、1個過濾器和1個單向閥。
[0031] 3)電加熱器設(shè)計 以電加熱器和催化反應器電加熱套共同加熱方式加熱，總加熱功率擬定為8. 5kw，電加 熱器和催化反應器加熱套的加熱功率分別為7. 5kw和1.Okw，以便更大限度保證催化反應 器溫度穩(wěn)定，減少預熱時間。
[0032] 電加熱器功率為7. 5kw，其接電端子處設(shè)有316L不銹鋼材質(zhì)的防護罩。另外，設(shè)計 時注意延長電加熱器長度，設(shè)置三根功率相同的電加熱棒，以便增加污水與電熱管的接觸 面積，提高加熱效率。
[0033] 溫控系統(tǒng)采用自動調(diào)節(jié)技術(shù)，達到溫度的定值控制，補償各種因素的溫度干擾。
[0034] 電加熱器內(nèi)壁殼體材質(zhì)為316L不銹鋼，外壁殼體材質(zhì)3mm厚的304不銹鋼，外包 裹厚5mm石棉保溫材料，最高耐壓1. 2Mpa。電加熱器上設(shè)置安全閥，起跳壓力1. 4MPa。為避 免加熱條件下污水對管道產(chǎn)生腐蝕破壞，電加熱器后部的管路、接口和閥門材質(zhì)均為316L 不銹鋼。
[0035] 4)催化反應器設(shè)計 催化反應器材質(zhì)為鈦材，外套電加熱套，反應器上的壓力表、溫度傳感器和介質(zhì)接觸的 部位也為鈦材。反應器電加熱套上中下設(shè)三個溫度控制點以便精確控制反應溫度。
[0036] 5)換熱器設(shè)計 本發(fā)明中換熱器設(shè)計采用〇. 7mm厚的316L波紋板進行冷熱交換，外殼為3mm厚304不 銹鋼板。
[0037] 換熱器換熱面積的確定：由于該熱交換冷熱流體都為液體，且都為強制對流，為了 增加冷熱流體的給熱系數(shù)，本熱交換器內(nèi)部采用特殊的流道結(jié)構(gòu)增加湍流程度及其他相關(guān) 參數(shù)。計算可知如果增加換熱器換熱面積，即可降低電加熱消功率。
[0038] 6)氣液分尚器設(shè)計 采用壁厚不低于3mm的316L不銹鋼，外殼保溫材料為石棉。使用時保持壓力在 0. 6-0. 7MPa。氣液分離器前部與催化反應器連接的管路閥門材質(zhì)為鈦材。
[0039] 7)測量儀表 所有壓力、溫度、流量等測量儀表均采用304不銹鋼材質(zhì)，加熱部分的測量儀表采用的 是316L不銹鋼，反應器上的壓力表采用鈦材。溫度測量儀表精度為0. 1°C，壓力測量儀表的 精度為〇.OIMpa，流量測量儀表的精度符合國家相關(guān)標準要求。
[0040] 8)控制系統(tǒng) 面板：每個加熱區(qū)域有獨立控溫按鈕，檢測恢復預熱工況。
[0041] 啟動：正常啟動按鈕，按正常邏輯處理。
[0042] 停機：停機模式執(zhí)行程序。
[0043] 狀態(tài)轉(zhuǎn)換：人工切換。
[0044] 控制面板按鈕：控制按鈕，停機按鈕，電加熱器開關(guān)。
【主權(quán)項】
1. 一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，其特征在于所述的方法流程 為：向催化反應器中充氧氣至壓力為0. 60~0. 65MPa，然后用氮氣將污水擠壓至反應器中， 控制污水流量小于15L/h，在150~170°C的溫度和0. 70~0. 75MPa的壓力條件下進行催 化氧化反應，反應產(chǎn)物經(jīng)換熱后排出。2. -種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，其特征在于：偏二甲肼污水在 催化劑作用下與氧氣在高溫條件下發(fā)生的加壓催化氧化反應，其反應方程式如下：3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，其特 征在于：所述的催化劑為Pt貴金屬催化劑，或為Ru貴金屬催化劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在亞臨界條件下催化氧化偏二甲肼污水的方法，包括的主要技術(shù)參數(shù)、設(shè)備選擇要求以及處理流量為15L/h的一套處理裝置設(shè)計參數(shù)。該技術(shù)工藝原理為通過加熱、換熱，使污水在亞臨界條件下，采用貴金屬催化劑，催化氧化法處理偏二甲肼污水。所公布的裝置采用撬裝結(jié)構(gòu)，主要包括電加熱裝置、換熱器、催化反應器、連接管路、儀表閥門、安全閥、水冷卻器、氣液分離器、控制系統(tǒng)及底座；催化劑為貴金屬復合催化劑。本發(fā)明安全性和自動化程度高，可實現(xiàn)自動控制，有自動聯(lián)鎖和手動操作控制功能；處理能力大，處理效果好；實用性強，機動性高，可單獨放置處理場地進行處理，也可放置在卡車上進行工作；經(jīng)濟性好，能耗低。
【IPC分類】C02F1/72
【公開號】CN105036286
【申請?zhí)枴緾N201510174677
【發(fā)明人】張立清, 呂功暄, 黃凌志, 郝全忠, 徐澤龍, 楊寶軍, 張濤, 劉衛(wèi)國, 耿安康
【申請人】中國人民解放軍63605部隊, 成都朗瑞深冷科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月15日