專利名稱：文丘里氧化器和利用該文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氮氧化物的處理領(lǐng)域，特別涉及一種文丘里氧化器和使用該文丘里氧 化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣體的方法。
背景技術(shù)：
煙道氣中含有一定量的氮氧化物，某些化工生產(chǎn)過程中例如硝酸生產(chǎn)、采用硝酸 氧化法的生產(chǎn)如己酸、己二酸等的制備，以及硫酸二甲酯法生產(chǎn)硝基甲烷等也會產(chǎn)生大量 的氮氧化物。這些氮氧化物排入大氣后，給生態(tài)環(huán)境造成極大破壞。由于氮氧化物中的一氧化氮極難吸收(10%的NaOH溶液仍不能完全吸收)，因此 需要用比較復雜的處理方法才能治理。常用的方法有還原法和氧化法。還原法較成熟的有SCR法和SNCR法，基本操作都是把尿素、氨或者甲烷等直接噴 入尾氣中，在催化劑和一定溫度(至少> 120°C )下，氮氧化物被還原為氮氣等后排空。該 方法的主要缺點是1、使用尿素或氨等作還原劑(常需要催化劑)，而最終產(chǎn)物是回收價值 較低的氮氣，運行成本較高；2、還原在一定溫度下才能進行，不適于化工過程的尾氣處理； 3、操作不當還會造成新的污染(氨污染)。氧化法雖然NO難吸收，但氧化為NO2后則易吸收。NO是極易氧化的，實際操作時 由于其很難和空氣或氧氣充分均勻混合，因此無法全部氧化，而部分未氧化的一氧化氮等 由于不能被吸收，仍會造成污染。目前尚無不使用催化劑，用空氣或氧氣直接氧化達標處理含氮氧化物尾氣的方 法。例如有人曾向硝酸氧化制己酸的尾氣中通氧，仍消除不了黃煙。現(xiàn)有空氣或氧氣直接 氧化法或者使用催化劑，或者需要和還原法組合使用。如催化氧化法是在貴金屬催化劑作 用下，用空氣或氧氣氧化氮氧化物為NO2,然后吸收。但貴金屬催化劑價格較高，會毒化 失效，須經(jīng)常再生，操作復雜，運行成本高，目前基本停留在研究階段。氧化還原組合法是 把氧化法和還原法組合，主要用于硝酸尾氣的處理。在第一吸收塔中通入空氣，空氣在吸 收液噴淋下下行，尾氣在塔板間與其接觸被氧化。但因混合不充分，氧化不徹底，凈化效率 低；第一吸收塔尾氣中氮氧化物的含量在3000mg/Nm3以上；第二吸收塔尾氣中氮氧化物的 含量在1500mg/Nm3左右，無法直接排放，不得不在第二吸收塔后增加催化燃燒器及廢熱鍋 爐，并噴入甲烷或氫氣還原。該方法設(shè)備投資及運行成本偏高，尾氣中氮氧化物含量仍高達 700-800mg/Nm3。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種文丘里氧化器和使用該文丘里氧化器的非催化直接 氧化處理含氮氧化物氣體的方法，該方法簡單且處理效果好。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下文丘里氧化器，包括帶進氣孔的文丘里管，文丘里管外同軸套設(shè)有與其密閉連接 的套筒，套筒上設(shè)有進氣口和進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)。進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)為設(shè)于套筒上的滑動氣罩。氧化器兩端設(shè)有連接法蘭，進氣口與文丘里管上的進氣孔對應(yīng)并均布于套筒上， 進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)為套設(shè)于套筒外壁的滑動氣罩。利用所述的文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣體的方法，使含有 氮氧化物的氣體射流進入文丘里氧化器，與從文丘里氧化器側(cè)壁進入的空氣或氧氣充分混 合氧化，之后用吸收液吸收反應(yīng)后的氣體。所述的文丘里氧化器為單管結(jié)構(gòu)形式(如附圖1所示)或者多管并列結(jié)構(gòu)形式 (如附圖2所示)?？諝饣蜓鯕獾牧髁靠烧{(diào)節(jié)。具體可通過調(diào)節(jié)文丘里氧化器上的滑動氣罩來進行。氧化和吸收步驟采用多級串聯(lián)；前級吸收的吸收液為水或者重量百分比濃度 0. 以上的堿水溶液，末級吸收的吸收液為重量百分比濃度0. 以上的堿水溶液。所述的含氮氧化物氣體為化工生產(chǎn)尾氣或者煙道氣。本發(fā)明中文丘里氧化器和吸收裝置為相對獨立單元，可以自由組合。組合后可采 用一級或者多級串聯(lián)。文丘里氧化器的特點是能通過套筒上的進氣口和文丘里管上的進氣孔自吸空氣 或氧氣，套筒起封閉文丘里進氣孔部分作用，空氣或氧氣流量大小可通過文丘里管外所設(shè) 套筒上的滑動氣罩調(diào)整。進氣口可沿套筒圓周設(shè)置兩個或者多個，滑動氣罩套于其外。根 據(jù)處理氣體量的大小，可選用單管結(jié)構(gòu)形式或多管并列結(jié)構(gòu)。文丘里氧化器結(jié)構(gòu)簡單，價格 低廉，設(shè)備投資??；若一級氧化不徹底還可多級組合使用。另外文丘里氧化器可直接作為煙 道的一部分以節(jié)約空間。含氮氧化物的尾氣在文丘里氧化器中與空氣或氧氣充分混合，接觸氧化。這種方 法處理量可達數(shù)萬甚至數(shù)百萬立方/小時以上流量的氣體。經(jīng)氧化后的氣體進入吸收設(shè)備吸收，形成具有一定經(jīng)濟價值的產(chǎn)品，根據(jù)吸收氣 量及吸收要求的不同，吸收裝置可采用直接噴淋式或射流噴淋式，吸收塔可以是各種填料 塔，也可以選用空塔。根據(jù)具體情況，設(shè)計時氧化單元和吸收單元可以自由組合氧化困難時可增加氧 化單元的數(shù)量，吸收不徹底時可增加吸收單元的數(shù)量；可以是一級氧化吸收，也可以設(shè)計成 多級氧化吸收等等。但不管采用何種方式和吸收介質(zhì)，最后一級必須采用堿液吸收，以在生 成可利用的副產(chǎn)物的同時達標排放。本發(fā)明實現(xiàn)尾氣達標排放的同時，還可根據(jù)需要隨意 調(diào)節(jié)氮氧化物含量，方法極其簡單且高效。本方法適用于硝酸生產(chǎn)、各種使用硝酸氧化的化工過程、以及其他反應(yīng)中產(chǎn)生氮 氧化物的化工過程，像亞硝酸鈉法生產(chǎn)硝基甲烷等尾氣的治理等，也可用于煙道氣的聯(lián)合 脫硫脫硝。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點1.直接用空氣或氧氣氧化，不需要催化劑，運行成本低；2.設(shè)備相對簡單，操作也簡單，基本不需維護，投資小；
3.適用范圍寬，治理排放量可高達數(shù)百萬立方/小時以上，既可用于化工過程， 又可用于煙道氣的脫硝處理；4.產(chǎn)品為硝酸或硝酸鹽，有回收價值，經(jīng)濟效益好；5.凈化效率高，尾氣中的氮氧化物含量可降至300甚至100mg/Nm3以下，不會產(chǎn)生 新的污染。


圖1為本發(fā)明所述的單管結(jié)構(gòu)形式的文丘里氧化器；圖2為本發(fā)明所述的多管結(jié)構(gòu)形式的文丘里氧化器。
具體實施例方式以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此實施例1 文丘里氧化器，結(jié)構(gòu)參見圖1，包括帶進氣孔1的文丘里管2，文丘里管外同軸套設(shè) 有與其密閉連接的套筒3，套筒3上設(shè)有進氣口 4和進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)5。氧化器兩端設(shè)有連接 法蘭，進氣口 4與文丘里管2上的進氣孔1對應(yīng)并均布于套筒3上，進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)5為套設(shè) 于套筒外壁的滑動氣罩。利用所述的文丘里氧化器進行硝基甲烷尾氣的治理硫酸二甲酯一亞硝酸鈉法硝基甲烷的生產(chǎn)，生產(chǎn)線規(guī)模3. 5T/批次，原吸收裝置 為濃氫氧化鈉三級噴淋非填料塔吸收。生產(chǎn)時產(chǎn)生大量氧化氮類黃煙，尤其在反應(yīng)進入高 潮的半個小時內(nèi)，集中排放出大量濃厚的氧化氮類黃煙，吸收液PH> 14仍無法消除。改 造后利用上述文丘里氧化器，讓含有氮氧化物的氣體射流進入文丘里氧化器，與從文丘里 管側(cè)壁自吸進入的空氣或氧氣均勻混合，充分氧化，之后用三級噴淋非填料塔吸收反應(yīng)后 的氣體，黃煙有效消除，吸收液PH <7時，仍無可見黃煙出現(xiàn)。噴淋液為重量百分比濃度為 0. 5 %的NaOH溶液，吸收氧化產(chǎn)物后得硝酸鈉。實施例2 文丘里氧化器，結(jié)構(gòu)參見圖2，文丘里氧化器為多管結(jié)構(gòu)形式，文丘里管部分由三 個獨立的文丘里管并聯(lián)組成。其他同實施例1。利用所述的文丘里氧化器進行硝酸生產(chǎn)中黃煙的消除(實驗室模擬)實驗室模擬硝酸尾氣排放，尾氣中氮氧化物含量為5000mg/Nm3。采用的處理組合 為氧化一氧化一水吸收一氧化一水吸收一氧化一稀堿吸收，稀堿為重量百分比濃度5% 的氨水。稀堿吸收后尾氣中氧化氮類的含量低于150mg/Nm3，水吸收部分得到稀硝酸，稀堿 吸收部分得到硝酸銨。其中氧化過程為讓尾氣通過文丘里氧化器，在文丘里氧化器中與 從文丘里氧化器側(cè)壁自吸進入的空氣或氧氣充分混合氧化，其中一氧化氮被氧化為二氧化 氮，經(jīng)簡單吸收即去除。實施例3:硝酸氧化法制己酸尾氣治理硝酸氧化制己酸過程中產(chǎn)生大量氧化氮類黃煙，原來采用向尾氣中通氧，并用 10%的NaOH溶液吸收，仍消除不了黃煙?，F(xiàn)尾氣采用二級氧化吸收組合，吸收液為重量百分比濃度0. 的氫氧化鈉稀溶液，即讓尾氣通過實施例1中的文丘里氧化器，與從文丘 里氧化器側(cè)壁自吸進入的空氣或氧氣均勻混合，充分氧化，然后進行吸收；吸收后的尾氣重 復上述氧化吸收過程一次；黃煙有效消除，吸收所得產(chǎn)物為硝酸鈉。實施例4 實驗室模擬煙道氣脫硝實驗室模擬氨法脫硫后含氮煙道氣，氣流含氮氧化物量3000mg/Nm3，經(jīng)三級氧化 吸收，即讓尾氣通過實施例2中的文丘里氧化器，與從文丘里氧化器側(cè)壁自吸進入的空氣 或氧氣均勻混合，充分氧化，然后用重量百分比濃度0.5%的氨水吸收；吸收后的尾氣重復 上述氧化吸收過程兩次；尾氣氮氧化物含量低于200mg/Nm3，脫硝率> 90%。
權(quán)利要求
文丘里氧化器，包括帶進氣孔的文丘里管，其特征在于，文丘里管外同軸套設(shè)有與其密閉連接的套筒，套筒上設(shè)有進氣口和進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的文丘里氧化器，其特征在于，進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)為設(shè)于套筒上的滑動氣罩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的文丘里氧化器，其特征在于，氧化器兩端設(shè)有連接法蘭，進 氣口與文丘里管上的進氣孔對應(yīng)并均布于套筒上，進氣調(diào)節(jié)機構(gòu)為套設(shè)于套筒外壁的滑動氣罩。
4.利用權(quán)利要求1所述的文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣體的方 法，其特征在于，使含有氮氧化物的氣體射流進入文丘里氧化器，與從文丘里氧化器側(cè)壁進 入的空氣或氧氣充分混合氧化，之后用吸收液吸收反應(yīng)后的氣體。
5.如權(quán)利要求4所述的利用所述文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣 體的方法，其特征在于，所述的文丘里氧化器為單管結(jié)構(gòu)形式或者多管并列結(jié)構(gòu)形式。
6.如權(quán)利要求4所述的利用所述文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣 體的方法，其特征在于，空氣或氧氣的流量可調(diào)節(jié)。
7.如權(quán)利要求4-6之一所述的利用所述文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧 化物氣體的方法，其特征在于，氧化和吸收步驟采用多級串聯(lián)；前級吸收的吸收液為水或者 重量百分比濃度0. 以上的堿水溶液，末級吸收的吸收液為重量百分比濃度0. 以上 的堿水溶液。
8.如權(quán)利要求7所述的利用所述文丘里氧化器的非催化直接氧化處理含氮氧化物氣 體的方法，其特征在于，所述的含氮氧化物氣體為化工生產(chǎn)尾氣或者煙道氣。
全文摘要
本發(fā)明屬于氮氧化物的處理領(lǐng)域，特別涉及一種文丘里氧化器和利用該文丘里氧化器用空氣或氧氣非催化氧化處理含氮氧化物氣體的方法。讓含有氮氧化物的氣體通過文丘里氧化器，在文丘里氧化器中與吸入的空氣或氧氣均勻混合，充分氧化，之后用吸收液吸收反應(yīng)后的氣體，以有效去除氮氧化物。本發(fā)明處理方法不需要催化劑，運行成本低；設(shè)備簡單，投資小；易操作，基本不需維護；適用范圍寬，治理排放量可大于數(shù)百萬立方/小時以上，既可用于化工過程，又可用于煙道氣的脫硝處理；產(chǎn)品為硝酸或硝酸鹽，有回收價值，經(jīng)濟效益好；凈化效率高，尾氣中的氮氧化物含量可降至300甚至100mg/Nm3以下，處理過程中不會產(chǎn)生新的污染。
文檔編號B01D53/76GK101927126SQ20101003011
公開日2010年12月29日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者務(wù)宗偉, 張青, 施萬勝, 楚希杰, 王強, 高飛 申請人:高飛