[發(fā)明專利]冷凝回收四氧化二氮廢氣資源的系統(tǒng)及工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711437305.9
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108057257A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立清;李珍;候瑞琴;方藝杰;趙光瑞;焦天恕;黃凌志;叢繼信;侯子文;何聰;武緯;金夢超
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63605部隊(duì);中國人民解放軍63918部隊(duì)
• 主分類號: B01D5/00
• 分類號: B01D5/00;B01D49/00;C01B21/20
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;王文紅

本發(fā)明提供一種冷凝回收四氧化二氮廢氣資源的系統(tǒng)及工藝，屬于廢氣處理領(lǐng)域，其包括冷凝換熱器、氣液分離器、電動調(diào)節(jié)閥、冷凝液收集罐和低溫冷水機(jī)組、乙二醇水溶液緩沖及膨脹罐；含有四氧化二氮蒸汽的廢氣管路進(jìn)入所述冷凝換熱器，所述冷凝換熱器的氣液混合物出口管路連接所述氣液分離器，所述氣液分離器通過氣體連通管與所述冷凝液收集罐連接。在系統(tǒng)中，低溫冷水機(jī)組提供冷量將乙二醇水溶液溫度降至操作溫度，乙二醇水溶液通過熱交換對含有四氧化二氮蒸汽的廢氣進(jìn)行冷卻，達(dá)到過飽和狀態(tài)，經(jīng)過氣液分離，實(shí)現(xiàn)四氧化二氮回收。此工藝中乙二醇水溶液既是中間熱量傳遞工質(zhì)，也是蓄冷工質(zhì)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于廢氣處理領(lǐng)域，具體涉及火箭液體推進(jìn)劑廢氣處理的工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)。

背景技術(shù)

四氧化二氮是最廣泛使用的火箭推進(jìn)劑之一，廣泛應(yīng)用于航天發(fā)射和武器裝備科研試驗(yàn)領(lǐng)域。在轉(zhuǎn)注、加注、庫房回流、調(diào)溫、各種設(shè)備調(diào)校等工作過程中，都會產(chǎn)生大量廢氣。依據(jù)GB5044-85《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》，屬于高毒物質(zhì)。長期以來，廢氣多通過高空排放，或燃燒，或溶液吸收等方式處理，既增加了成本，造成了二次污染，同時也造成較大的資源浪費(fèi)。

對混合氣體冷卻至一定溫度時，當(dāng)某種成分達(dá)到過飽和狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)冷凝回收。四氧化二氮冷凝回收的難度在于必須使回收的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，否則產(chǎn)生需要處理的新有害物質(zhì)，冷凝回收失去意義。本發(fā)明解決了在不壓縮條件下如何實(shí)現(xiàn)四氧化二氮廢氣高效冷凝回收的問題，同時回收后的產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于本領(lǐng)域存在的以上問題，本發(fā)明的目的是公開一種用于四氧化二氮廢氣冷凝回收的工藝流程、關(guān)鍵工藝技術(shù)和工程設(shè)計(jì)主要工藝參數(shù)選取及相互比例關(guān)系。利用本發(fā)明，即可進(jìn)行工程應(yīng)用設(shè)計(jì)，對推進(jìn)劑作業(yè)中四氧化二氮廢氣進(jìn)行冷凝回收處理，實(shí)現(xiàn)大部分資源回收利用，在減少環(huán)境污染的同時，提高后端處理裝置處理廢氣效率和效果。

本發(fā)明具體提出冷凝回收四氧化二氮廢氣資源的系統(tǒng)及工藝。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的技術(shù)方案為：

一種冷凝回收四氧化二氮廢氣資源的系統(tǒng)，包括冷凝換熱器、氣液分離器、電動調(diào)節(jié)閥、冷凝液收集罐和低溫冷水機(jī)組、乙二醇水溶液緩沖及膨脹罐；

含有四氧化二氮蒸汽的廢氣管路進(jìn)入所述冷凝換熱器，所述冷凝換熱器的氣液混合物出口管路連接所述氣液分離器，所述氣液分離器通過氣體連通管與所述冷凝液收集罐連接；

所述冷凝換熱器以乙二醇水溶液為冷媒，所述冷凝換熱器通過冷媒管路連接所述低溫冷水機(jī)組，所述低溫冷水機(jī)組連接乙二醇水溶液緩沖及膨脹罐，所述緩沖及膨脹罐連接所述冷凝換熱器。

其中，所述冷凝換熱器按照廢氣向下流動的方式斜置，冷凝換熱器是列管式，廢氣走管程，廢氣向下流動的路徑與水平面的夾角為3～60°，冷凝后排出氣液混合物的出口位于冷凝換熱器最低處。

用氣體流動的沖力及時將冷凝液吹入氣液分離器，保持較高換熱效率；同時使冷凝換熱器內(nèi)不留存冷凝液。

其中，在所述廢氣出口管路上設(shè)置用來調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)廢氣流量的電動調(diào)節(jié)閥。

電動調(diào)節(jié)閥放置在系統(tǒng)后端，而不是前端，減小廢氣在冷凝回收過程中的減壓膨脹程度，最大限度實(shí)現(xiàn)冷凝過程中四氧化二氮處于過飽和狀態(tài)，提高回收效率。

優(yōu)選地，所述氣液分離器中部通過氣體連通管與所述冷凝液收集罐的頂部(氣相空間)連接。氣液分離器底部通過液體管路與所述冷凝液收集罐下部(液相空間)連接(液體管路伸入的位置距罐底約2～10％高度處)。

在冷凝回收過程中，當(dāng)冷凝液收集罐和氣液分離器氣相空間連通，利用重力，冷凝液自流至收集罐中、不用抽負(fù)壓，而現(xiàn)有技術(shù)收集罐需抽負(fù)壓；同時在冷凝回收工作結(jié)束后，當(dāng)收集罐液體溫度升高后，起到增大容器氣相空間的目的，增加系統(tǒng)的安全性。