[發明專利]一種笑氣的熱處理系統及方法

有效

• 申請號: 201710198957.5
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106902623B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 徐燁琨;艾曉欣;吉利;陳濤;張豐揚;江嶼;李亞楠;劉國防;劉文;楊琦武;張媛;陳晨;白世杰
• 申請（專利權）人: 中國天辰工程有限公司;天津天辰綠色能源工程技術研發有限公司
• 主分類號: B01D53/56
• 分類號: B01D53/56
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 鄭聰

本發明創造提供一種熱處理系統，包括由切斷閥、換熱器、預熱器、和至少兩個反應器依次串聯構成的串聯通路；每相鄰兩個反應器之間串聯有蒸汽發生器；所述換熱器的連通于所述串聯通路中的部分為殼程部分，所述蒸汽發生器的連通于所述串聯通路中的部分為管程部分；所述換熱器的管程入口與末位反應器出口連通，換熱器的管程出口與大氣連通；所述切斷閥與所述換熱器之間的串聯路段上，還并聯有與所述串聯通路中第二至末位的各個所述反應器的入口分別連通的并聯通路，所述并聯通路的每條并聯路段上分別設有分配閥；所述預熱器的路段兩端并聯了設置有預熱器旁路閥的旁路。本發明創造能夠降低反應出口溫度、副產高品位蒸汽，并具有良好的調節性能。

技術領域

本發明屬于大氣污染控制技術領域，具體涉及一種笑氣的熱處理系統及方法。

背景技術

一氧化二氮(N₂O)俗稱笑氣，是一種溫室氣體，加劇全球變暖，其引起溫室效應的能力遠強于二氧化碳與甲烷。同時N₂O對臭氧層還有破壞作用，且此破壞作用同樣遠強于氟氯烴。目前，己二酸裝置排放的尾氣是笑氣的一大來源。己二酸是最重要的脂肪族二元酸之一，大量用于聚氨酯、尼龍66鹽以及增塑劑的生產。己二酸裝置排放的尾氣中，笑氣體積分數可高達30％，且排放量巨大，目前大部分都直接排放至大氣中，對環境將產生重大影響。

笑氣性質非常穩定，在大氣中可以存在百余年。笑氣的分解產物為氮氣與氧氣，二者均為大氣的基本組成成分，無有毒有害副產物。笑氣分子由N-N鍵與N-O鍵組成，研究發現N-N鍵比N-O鍵更難分離，打開N—O鍵大約需要250～270kJ·mol-1的活化能，無催化劑存在時需約900℃才能將N₂O完全分解，需要消耗大量的熱能，在催化劑存在的情況下，反應起始溫度可降低至400～600℃。另一方面，笑氣的分解過程為強放熱反應，反應熱大，反應溫升大，為了降低反應器的出口溫度，一般使用壓縮空氣稀釋笑氣，但完全分解后的氣體溫度仍會上升300℃左右，如此高的反應溫度對笑氣處理系統的材料選擇提出了很高的要求，已超出不銹鋼材質的耐受溫度，反應器及其下游換熱器須采用昂貴的耐高溫材質，極大的增大了笑氣處理系統的建設成本與維護成本。此外，由于反應溫度過高，笑氣處理系統存在不易控制、調節，彈性差的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在提出一種特別適用于笑氣及其類似反應的熱處理系統及方法，能夠降低反應出口溫度、副產高品位蒸汽，同時具有良好的調節性能。

本發明創造提供的熱處理系統，包括由切斷閥、換熱器、預熱器、和至少兩個反應器依次串聯構成的串聯通路；在所述串聯通路中，每相鄰兩個反應器之間還串聯有蒸汽發生器；所述換熱器的連通于所述串聯通路中的部分為其殼程部分，所述蒸汽發生器的連通于所述串聯通路中的部分為其管程部分；所述換熱器的管程入口與所述串聯通路中末位的所述反應器出口連通，所述換熱器的管程出口與大氣連通；所述切斷閥與所述換熱器之間的串聯路段上，還并聯有與所述串聯通路中第二至末位的各個所述反應器的入口分別連通的并聯通路，所述并聯通路的每條并聯路段上分別設有分配閥；所述串聯通路上，所述預熱器的路段兩端并聯了設置有預熱器旁路閥的旁路。

其中，所述串聯通路中，所述切斷閥和換熱器之間的串聯路段上設有一壓縮空氣支路入口。更進一步，所述壓縮空氣支路上設有調壓閥。以所述串聯通路中待處理氣體的流通方向為自前向后，所述串聯路段上的壓縮空氣支路入口位于所述串聯通路上與所述并聯通路的各個連接點的后方。

其中，所述串聯通路上，所述換熱器的殼程兩端并聯了設置有換熱器旁路閥的旁路。優選的，所述串聯通路上，第一反應器入口處設有第一測溫裝置，所述換熱器旁路閥受所述第一測溫裝置的信號調節與控制。

其中，所述串聯通路上，各個所述反應器的出口處均分別設有第二測溫裝置，任一所述分配閥受到與該分配閥所在的并聯路段相連的反應器、以及在串聯通路中位于該反應器之前的所有反應器的出口處設置的所述第二測溫裝置的信號調節與控制。優選的，在處理含笑氣尾氣的處理工藝中，將各個分配閥配置為低選。