專利名稱：采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氮氧化物處理領域，尤其涉及采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)及其方法。
背景技術：
氮氧化物包括多種化合物，如ー氧化ニ氮、一氧化氮、ニ氧化氮、三氧化ニ氮、四氧化ニ氮和五氧化ニ氮等。除ニ氧化氮以外，其他氮氧化物均極不穩(wěn)定，遇光、濕或熱變成ニ氧化氮及一氧化氮，ー氧化氮又變?yōu)楗搜趸?。因此，職業(yè)環(huán)境中接觸的是幾種氣體混合物常稱為硝煙(氣)，主要為ー氧化氮和ニ氧化氮，并以ニ氧化氮為主。氮氧化物都具有不同程度的毒性，在高溫燃燒條件下，NOx主要以NO的形式存在，最初排放的NOx中NO約占95%。 但是，NO在大氣中極易與空氣中的氧發(fā)生反應，生成NO2,故大氣中NOx普遍以NO2的形式存在?？諝庵械腘O和NO2通過光化學反應，相互轉(zhuǎn)化而達到平衡。在溫度較大或有云霧存在吋，NO2進ー步與水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分——硝酸(ΗΝ03)。在有催化劑存在時，如加上合適的氣象條件，NO2轉(zhuǎn)變成硝酸的速度加快。特別是當NO2與SO2同時存在時，可以相互催化，形成硝酸的速度更快，エ業(yè)中主要適用氨氣與氮氧化物發(fā)生化學反應中和掉氮氧化物，氨氣與氮氧化物分解反應后產(chǎn)生氮氣與水，但是氨水容易揮發(fā)，造成二次污染，目前吸附法凈化氮氧化物常用的吸附劑有分子篩、活性碳、硅膠、泥煤等，吸附法由于吸附劑吸附容量小，吸附劑使用量大，設備龐大，再生周期長，間斷運行等技術缺陷一直未能大規(guī)模使用，而且對氮氧化物的吸附效果差，不利于企業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)及其方法可以連續(xù)運行，再生周期短，吸附劑重復使用，吸收效果好。本系統(tǒng)的吸附原理是使用的分子篩是天然的或者是經(jīng)加工的絲光沸石，是ー種硅鋁比很高的(大于10-13)、熱穩(wěn)定性和耐酸性很高的硅鋁酸鹽，常用的有氫型絲光沸石，比表面積可達500-1000m2/g,極性很強。當?shù)趸锏膹U氣通過絲光沸石時，廢氣中的NO2和H2O分子被選擇性地吸附在表面上，并發(fā)生反應
NO2JO2*
H2OJ2O*
no2*+h2o*—誦3*+N0
放出的NO連同廢氣中的NO，與氧在沸石便面上被催化成NO2,與水反應生成HNO3
NO —NO*
O2^O2*
2N0*+02* —NO2*吸附飽和后，用加熱器升溫(如水蒸氣)將生成的HNO3脫附出來，脫附后的絲光沸石經(jīng)干燥再生，重新進入吸附狀態(tài)。本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn)采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，包括依次連接的前處理系統(tǒng)、吸附解吸系統(tǒng)以及冷卻收集系統(tǒng)。進ー步地，所述前處理系統(tǒng)包括風機、酸泵、冷卻塔以及絲網(wǎng)過濾器；其中風機、冷卻塔以及絲網(wǎng)過濾器依次相連，且酸泵與冷卻塔的底部相連，并同時接通風機通往冷卻塔的管網(wǎng)上，絲網(wǎng)過濾器與吸附解吸系統(tǒng)連通。由于分子篩吸附水蒸氣會放出大量的熱，而吸附操作溫度要求低于25°C，因此風機輸送的廢氣進入吸附器前，先將廢氣輸送至冷卻塔冷卻至o°c，以抵消吸附過程的升溫。絲網(wǎng)過濾器的主要作用是將氣流布置均勻并將顆粒物截留。進ー步地，所述吸附解吸系統(tǒng)包括吸附器以及與吸附器連通的加熱 器，且吸附器同時與絲網(wǎng)過濾器和冷卻收集系統(tǒng)連通。進ー步地，所述吸附器包括吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四，吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四均與加熱器、絲網(wǎng)過濾器以及冷卻收集系統(tǒng)連通，且吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四分別位于以加熱器為中心的正方形的四個角處。吸附器的數(shù)量根據(jù)實際生產(chǎn)需要設置，但起碼要設置為四個，系統(tǒng)主要處理有吸附、解吸、干燥、冷卻四個エ藝階段狀態(tài)，保證エ藝操作的持續(xù)性進行，采用四個以上的吸附器，能夠增大系統(tǒng)的處理能力。進ー步地，所述冷卻收集系統(tǒng)包括冷卻器、酸計量槽以及轉(zhuǎn)子流量計，三者依次相連，且冷卻器同時與吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四連通。酸計量槽用于測量吸附器產(chǎn)生硝酸的數(shù)量，對于精確計算系統(tǒng)的產(chǎn)量有幫助，而轉(zhuǎn)子流量計又稱轉(zhuǎn)子流量計，通過量測設在直流管道內(nèi)的轉(zhuǎn)動部件的(位置)來推算流量的裝置，方便操作人員對流量的控制，在后續(xù)操作對酸的收集。經(jīng)吸附解吸系統(tǒng)解吸出來的硝酸溫度較高，必須經(jīng)冷卻塔冷卻至20°C，經(jīng)酸計量槽和轉(zhuǎn)子流量計后收集。采用絲光沸石吸附氮氧化物的方法，包括以下步驟
(a)廢氣在風機的輸送下，輸送至冷卻塔，在冷卻至-5°C至5°C內(nèi)后，經(jīng)絲網(wǎng)過濾器均勻布氣并截留顆粒物后，進入吸附器一，吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四中都安裝有絲光沸石，此時吸附器一與加熱器之間的閥門處于關閉狀態(tài)，在經(jīng)吸附器一吸附后液體進入冷卻器進行冷卻至15°C至25°C內(nèi)，通過酸計量槽統(tǒng)計產(chǎn)生的酸的量和轉(zhuǎn)子流量計調(diào)整流量后，最后收集；
(b)在吸附器一與加熱器之間的閥門處于關閉狀態(tài)時，吸附器ニ與加熱器之間閥門開啟，吸附器ニ處于解析狀態(tài)；
(c)在進行步驟(b)時，吸附器三與加熱器之間閥門開啟，吸附器三處于干燥狀態(tài)；
(d)在進行步驟(b)和步驟(c)時，吸附器四與加熱器之間閥門關閉，吸附器四處于冷卻狀態(tài)。所述吸附器一、吸附器ニ、吸附器三以及吸附器四分別處于吸附-解吸-干燥-冷卻四個狀態(tài)循環(huán)往復。
所述冷卻塔的冷卻溫度為0°C，所述冷卻器的冷卻溫度20°C。由于脫附時溫度要先升至120°C，繼續(xù)上升至150-190°C，才能進行解吸，最后干燥溫度要到175-250°C，干燥時間2-4小時，然后再使床層冷卻至30°C以下，才能重新進行吸附。因此本發(fā)明設置四個吸附器，以保證エ藝操作的持續(xù)運行，在運行中四個吸附器分別處于吸附、解吸、干燥、冷卻四個エ藝階段狀態(tài)；每個吸附器獨立運行，獨立完成エ藝的吸附、解吸、干燥、冷卻四個エ藝階段，這樣就能保證系統(tǒng)的持續(xù)不間斷運行，且互不受影響。此エ藝氮氧化物脫出效率可達98%。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果是該系統(tǒng)及其方法可以連續(xù)運行，吸附劑是重復再生利用，吸附劑使用量小，吸附效率高，回收利用效益好。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。附圖中標記及相應的零部件名稱1一風機；2—酸泵；3—冷卻塔；4一絲網(wǎng)過濾器；5 —吸附器ー ；6 —吸附器ニ ；7 —吸附器三；8 —吸附器四；9ー加熱器；10 —冷卻器；11 一酸計量槽；12—轉(zhuǎn)子流量計。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進ー步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。實施例I :
如圖I所示，采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，包括依次連接的前處理系統(tǒng)、吸附解吸系統(tǒng)以及冷卻收集系統(tǒng)。所述前處理系統(tǒng)包括風機I、酸泵2、冷卻塔3以及絲網(wǎng)過濾器4 ;其中風機I、冷卻塔3以及絲網(wǎng)過濾器4依次相連，且酸泵2與冷卻塔3的底部相連，并同時接通風機I通往冷卻塔3的管網(wǎng)上，絲網(wǎng)過濾器4與吸附解吸系統(tǒng)連通。酸泵2抽取冷卻塔3內(nèi)部生成的酸，將風機I輸送的廢氣清洗，出去廢氣中的灰塵等雜質(zhì)，冷卻塔3中的酸是部分廢氣溶于水中形成的，匯集在冷卻塔3的底部，采用酸泵2抽取，既能夠防止冷卻塔3中的酸性容易產(chǎn)生沉淀，造成冷卻塔3效率的降低，又能夠避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，延長了使用壽命，絲網(wǎng)過濾器4均勻布氣并截留顆粒物。所述吸附解吸系統(tǒng)包括吸附器以及與吸附器連通的加熱器9，且吸附器同時與絲網(wǎng)過濾器4和冷卻收集系統(tǒng)連通。加熱器9中通入熱空氣等熱源，與吸附器之間的連通通過開閉閥門控制。所述吸附器包括吸附器ー 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8，吸附器ー 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8均與加熱器9、絲網(wǎng)過濾器4以及冷卻收集系統(tǒng)連通，且吸附器一 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8分別位于以加熱器9為中心的正方形的四個角處。吸附器ー 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8與加熱器9之間的距離相同，在進行各個環(huán)節(jié)的運行時，能夠有相同的間歇運行時間，使得系統(tǒng)的運行實現(xiàn)連續(xù)，不會出現(xiàn)局部走空的現(xiàn)象發(fā)生。所述冷卻收集系統(tǒng)包括冷卻器10、酸計量槽11以及轉(zhuǎn)子流量計12，三者依次相連，且冷卻器10同時與吸附器ー 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8連通。吸附器中的硝酸溶液通過冷卻器10冷卻到20°C后，通入到酸計量槽11，酸計量槽11將測定流過的硝酸的體積，再進入到轉(zhuǎn)子流量計12控制硝酸流動的速度，方便操作人員對硝酸的收集。采用絲光沸石吸附氮氧化物的方法，包括以下步驟
(a)廢氣在風機I的輸送下，輸送至冷卻塔3，在冷卻至-5°C至5°C內(nèi)后，經(jīng)絲網(wǎng)過濾器4均勻布氣并截留顆粒物后，進入吸附器ー 5，吸附器ー 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8中都安裝有絲光沸石，此時吸附器ー 5與加熱器9之間的閥門處于關閉狀態(tài)，在經(jīng)吸附器ー 5吸附后液體進入冷卻器10進行冷卻至15°C至25°C內(nèi)，通過酸計量槽11統(tǒng)計產(chǎn)生的酸的量和轉(zhuǎn)子流量計12調(diào)整流量后，最后收集；
(b)在吸附器ー5與加熱器9之間的閥門處于關閉狀態(tài)時，吸附器ニ 6與加熱器9之間閥門開啟，吸附器ニ 6處于解析狀態(tài)；
(c)在進行步驟(b)時，吸附器三7與加熱器9之間閥門開啟，吸附器三7處于干燥狀
態(tài)；
(d)在進行步驟(b)和步驟(c)時，吸附器四8與加熱器9之間閥門關閉，吸附器四8處于冷卻狀態(tài)。吸附器四個工作階段
第一階段，吸附時吸附器溫度控制在25-35度；第ニ階段，再生吋，升溫至120-125度，保持10分鐘，后升至150-190度，保持25分鐘；第三階段，再生干燥溫度為175-250度，保持2-4小時；第四階段，干燥后床層冷卻至小于30度。該系統(tǒng)可將氮氧化物濃度由1800-3600mg/m3降至60 mg/m3，從尾氣中回收的硝酸產(chǎn)量可達エ廠產(chǎn)量的2. 5%。減少了エ廠對硝酸原料的需求，降低了生產(chǎn)成本，實現(xiàn)了資源的再次利用。所述吸附器一 5、吸附器ニ 6、吸附器三7以及吸附器四8分別處于吸附-解吸-干燥-冷卻四個狀態(tài)循環(huán)往復。所述冷卻塔3的冷卻溫度為0°C，所述冷卻器10的冷卻溫度20°C。在吸附器ー 5進行解吸狀態(tài)時，吸附器ニ 6處于干燥狀態(tài)，吸附器三7處于冷卻狀態(tài)，吸附器四8處于吸附裝置，如此循環(huán)，使得四個吸附器中始終構(gòu)成一個完整的吸附-解吸-干燥-冷卻，對氮氧化物的處理工作一直在進行，處理的效率高。本次試驗的使用的分子篩是天然的或者是經(jīng)加工的絲光沸石，是ー種硅鋁比很高的(大于10-13)、熱穩(wěn)定性在500 ° C 1000 ° C，比熱約為O. 2 cal/g° XC，且晶穴體積約占總體積的45%，孔體積約O. 2 cc/g,耐酸性很高的硅鋁酸鹽，常用的有氫型絲光沸石，比表面積達8000m2/g，極性很強。采用質(zhì)量均為IOOg的絲光沸石和活性碳，將絲光沸石放置與本發(fā)明中的吸附器中，活性炭采用一端開ロ的罐體盛裝，分別通入濃度均為2000mg/m3的氮氧化物5m3，絲光沸石吸附器經(jīng)過上述四個工作階段，該系統(tǒng)運行時，廢氣在風機I的輸送下，輸送至冷卻塔3，在冷卻至0°C后，經(jīng)絲網(wǎng)過濾器4均勻布氣并截留顆粒物后，進入吸附器ー 5，(此時吸附器一 5與加熱器9之間的閥門處于關閉狀態(tài)；吸附器ニ 6和吸附器三7與加熱器9之間閥門均開啟，分別處于解析狀態(tài)和干燥狀態(tài)；吸附器四8與加熱器9之間閥門關閉，處于冷卻狀態(tài)。)在經(jīng)吸附器一 5吸附后液體進入冷卻塔10進行冷卻至20°C，進入酸計量槽和轉(zhuǎn)子流量計，最后收集?；钚蕴嘉狡鞑扇‖F(xiàn)有的常規(guī)吸附脫出方式，經(jīng)過5個小時后測量，得到如下表的數(shù)據(jù)
權利要求
1.采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，其特征在于包括依次連接的前處理系統(tǒng)、吸附解吸系統(tǒng)以及冷卻收集系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求I所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，其特征在于所述前處理系統(tǒng)包括風機(I)、酸泵(2)、冷卻塔(3)以及絲網(wǎng)過濾器(4);其中風機(I)、冷卻塔(3)以及絲網(wǎng)過濾器(4)依次相連，且酸泵(2)與冷卻塔(3)的底部相連，并同時接通風機(I)通往冷卻塔(3 )的管網(wǎng)上，絲網(wǎng)過濾器(4 )與吸附解吸系統(tǒng)連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，其特征在于所述吸附解吸系統(tǒng)包括吸附器以及與吸附器連通的加熱器(9)，且吸附器同時與絲網(wǎng)過濾器(4)和冷卻收集系統(tǒng)連通。
4.根據(jù)權利要求3所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，其特征在于所述吸附器包括吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)，吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)均與加熱器(9)、絲網(wǎng)過濾器(4)以及冷卻收集系統(tǒng)連通，且吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)分別位于以加熱器(9)為中心的正方形的四個角處。
5.根據(jù)權利要求4所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻收集系統(tǒng)包括冷卻器(10)、酸計量槽(11)以及轉(zhuǎn)子流量計(12)，三者依次相連，且冷卻器(10)同時與吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)連通。
6.采用絲光沸石吸附氮氧化物的方法，包括以下步驟 (a)廢氣在風機(I)的輸送下，輸送至冷卻塔(3)，在冷卻至-5°C至5°C內(nèi)后，經(jīng)絲網(wǎng)過濾器(4)均勻布氣并截留顆粒物后，進入吸附器一(5)，吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)中都安裝有絲光沸石，此時吸附器一(5)與加熱器(9)之間的閥門處于關閉狀態(tài)，在經(jīng)吸附器一(5)吸附后液體進入冷卻器(10)進行冷卻至15°C至25°C內(nèi)，通過酸計量槽(11)統(tǒng)計產(chǎn)生的酸的量和轉(zhuǎn)子流量計(12)調(diào)整流量后，最后收集； (b)在吸附器一(5)與加熱器(9)之間的閥門處于關閉狀態(tài)時，吸附器二(6)與加熱器(9 )之間閥門開啟，吸附器二( 6 )處于解析狀態(tài)； (c)在進行步驟(b)時，吸附器三(7)與加熱器(9)之間閥門開啟，吸附器三(7)干燥狀態(tài)； (d)在進行步驟(b)和步驟(c)時，吸附器四(8)與加熱器(9)之間閥門關閉，吸附器四(8)處于冷卻狀態(tài)。
7.根據(jù)權利要求6所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的方法，其特征在于 所述吸附器一(5)、吸附器二(6)、吸附器三(7)以及吸附器四(8)分別處于吸附-解吸-干燥-冷卻四個狀態(tài)循環(huán)往復。
8.根據(jù)權利要求6所述的采用絲光沸石吸附氮氧化物的方法，其特征在于所述冷卻塔(3)的冷卻溫度為O°C，所述冷卻器(10)的冷卻溫度20°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用絲光沸石吸附氮氧化物的系統(tǒng)，包括依次連接的前處理系統(tǒng)、吸附解吸系統(tǒng)以及冷卻收集系統(tǒng)。廢氣在風機的輸送下，輸送至冷卻塔，在冷卻至-5℃至5℃內(nèi)后，經(jīng)絲網(wǎng)過濾器均勻布氣并截留顆粒物后，進入吸附器一，吸附器一、吸附器二、吸附器三以及吸附器四中都安裝有絲光沸石，此時吸附器一與加熱器之間的閥門處于關閉狀態(tài)，在經(jīng)吸附器一吸附后液體進入冷卻器進行冷卻至15℃至25℃內(nèi)，通過酸計量槽統(tǒng)計產(chǎn)生的酸的量和轉(zhuǎn)子流量計調(diào)整流量后，最后收集。該系統(tǒng)及其方法可以連續(xù)運行，吸附劑是重復再生利用，吸附劑使用量小，吸附效率高，回收利用效益好。
文檔編號B01D53/02GK102836614SQ201210338549
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者李華, 胡登燕, 鄭傳勇, 黃銀忠 申請人:四川四通歐美環(huán)境工程有限公司