含氮氧化物废气处理系统及其操作方法与流程

1.本发明涉及一种废气处理系统，特别是涉及一种含氮氧化物废气处理系统及其操作方法。


背景技术：

2.使用硝酸的工艺废气主要含有氮氧化物(no
x
)，其中二氧化氮约占90％。通常在该工艺的绝大部分时间中维持较低浓度二氧化氮的排放，但会在工艺中短期间急速产生高浓度二氧化氮(俗称黄烟)，且一般仅会维持约数分钟，随后即回复为较低浓度二氧化氮的排放。
3.现有处理含氮氧化物废气的系统普遍是以稳定速率提供反应物使二氧化氮反应成其他含氮物质，若是维持着较低的反应物提供速率则不足以使废气中的高浓度二氧化氮(黄烟)被完全反应，而若是要能够急速达到较高的反应物提供速率则会增加设备成本，因此在上述二氧化氮的排放浓度的高低落差可达数十倍至上百倍的情况下，现有的处理系统难以因应使用硝酸的工艺废气中二氧化氮流量在短期间的剧烈变化。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种含氮氧化物废气处理系统，可以克服上述背景技术的缺点。
5.本发明的含氮氧化物废气处理系统包含含氮氧化物废气管道、二氧化氯气体产生器、气密的储存槽、喷淋单元、氧化洗涤塔及液体管路。
6.该含氮氧化物废气管道供含氮氧化物废气通过其内部，该含氮氧化物废气含有二氧化氮。
7.该二氧化氯气体产生器用于产生二氧化氯气体。
8.该储存槽用于容置该二氧化氯气体及二氧化氯溶液，且具有二氧化氯气体进气口及邻近该储存槽底部的出液口。该二氧化氯气体进气口连通该二氧化氯气体产生器并用于将该二氧化氯气体通入该储存槽内部。
9.该喷淋单元设置于该储存槽的上方处且连通于该储存槽内部与该含氮氧化物废气管道的前端。该喷淋单元包括至少一个第一液体分散器，该至少一个第一液体分散器用于将溶剂朝该储存槽内部方向分散，以使该溶剂吸收该二氧化氯气体形成该二氧化氯溶液。
10.该氧化洗涤塔包括含氮氧化物废气进气口、废气出气口及至少一个位于内部且位于该含氮氧化物废气进气口与该废气出气口之间的第二液体分散器。该含氮氧化物废气进气口连通该含氮氧化物废气管道的末端。该至少一个第二液体分散器用于将该二氧化氯溶液分散于该氧化洗涤塔内部。
11.该液体管路经由外部连通该储存槽的出液口及该氧化洗涤塔的至少一个第二液体分散器。
12.优选地，该喷淋单元还包括喷淋通道，且该至少一个第一液体分散器设置于该喷淋通道内部。
13.优选地，本发明含氮氧化物废气处理系统还包含设置于该液体管路的泵，用于将该二氧化氯溶液经由该液体管路输送至该至少一个第二液体分散器。
14.优选地，本发明含氮氧化物废气处理系统还包含酸气吸收装置，连通该氧化洗涤塔的废气出气口。
15.优选地，本发明含氮氧化物废气处理系统还包含气体导管，连通该二氧化氯气体产生器与该含氮氧化物废气管道的前端。
16.在本发明的具体实施例中，该溶剂是水。
17.本发明的另一个目的在于提供一种含氮氧化物废气处理系统的操作方法，包含以下步骤：
18.(a)将该二氧化氯气体产生器产生的二氧化氯气体经由该二氧化氯气体进气口通入该储存槽内部；及(b)定量该含氮氧化物废气管道中的二氧化氮流量；当该二氧化氮流量低于3kg/h时，将该溶剂经由该至少一个第一液体分散器朝该储存槽内部方向分散，以使该溶剂吸收该二氧化氯气体形成该二氧化氯溶液；当该二氧化氮流量高于15kg/h时，将该二氧化氯溶液经由该至少一个第二液体分散器分散于该氧化洗涤塔内部。
19.在本发明的部分具体实施例中，在该步骤(b)中，当该二氧化氮流量低于3kg/h时，关闭该至少一个第二液体分散器，以使该二氧化氯溶液留存于该储存槽中。
20.在本发明的部分具体实施例中，在该步骤(b)中，当该二氧化氮流量高于15kg/h时，关闭该至少一个第一液体分散器，以使该储存槽内的二氧化氯气体流至该含氮氧化物废气管道的前端之前不被该溶剂吸收。
21.优选地，本发明含氮氧化物废气处理系统的操作方法还包含步骤(c)：将从该废气出气口排出的废气通入酸气吸收装置，以吸收其中的酸性气体。
22.本发明的有益效果在于：该含氮氧化物废气处理系统及其操作方法能使该二氧化氯气体产生器在有限的二氧化氯气体产生速率下得以有效因应含氮氧化物废气中二氧化氮流量在短时间内的剧烈变化。
附图说明
23.本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
24.图1是本发明含氮氧化物废气处理系统的第一实施例的架构示意图；
25.图2是本发明含氮氧化物废气处理系统的第二实施例的架构示意图；及
26.图3是本发明含氮氧化物废气处理系统的操作方法的实施例的流程图。
具体实施方式
27.在本发明被详细描述前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
28.本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述实施例仅为例示说明用，而不应被解释为本发明实施的限制。
29.参阅图1，本发明含氮氧化物废气处理系统的第一实施例包含含氮氧化物废气管
道1、二氧化氯气体产生器2、气密的储存槽3、喷淋单元4、氧化洗涤塔5、液体管路6、泵7、酸气吸收装置8及气体导管9。
30.该含氮氧化物废气管道1供含氮氧化物废气通过其内部，该含氮氧化物废气含有二氧化氮。在本实施例中，该含氮氧化物废气含有约90％的二氧化氮及约10％的一氧化氮，且基本上不含二氧化硫。
31.该二氧化氯气体产生器2用于产生二氧化氯气体。
32.该储存槽3用于容置该二氧化氯气体及二氧化氯溶液，且具有二氧化氯气体进气口31及邻近该储存槽3底部的出液口32。该二氧化氯气体进气口31连通该二氧化氯气体产生器2并用于将该二氧化氯气体通入该储存槽3内部。
33.该喷淋单元4设置于该储存槽3的上方处且连通于该储存槽3内部与该含氮氧化物废气管道1的前端。该喷淋单元4包括两个第一液体分散器41，所述第一液体分散器41用于将溶剂朝该储存槽3内部方向分散，以使该溶剂吸收该二氧化氯气体形成该二氧化氯溶液。在本实施例中，所述第一液体分散器41为喷嘴，该溶剂是水。
34.该氧化洗涤塔5包括含氮氧化物废气进气口51、废气出气口52、至少一个位于内部且位于该含氮氧化物废气进气口51与该废气出气口52之间的第二液体分散器53及至少一个位于内部且位于该含氮氧化物废气进气口51与该废气出气口52之间的第三液体分散器54。该含氮氧化物废气进气口51连通该含氮氧化物废气管道1的末端。该至少一个第二液体分散器53用于将该二氧化氯溶液分散于该氧化洗涤塔5内部。该至少一个第三液体分散器54用于将该氧化洗涤塔5底部的液体循环分散于该氧化洗涤塔5内部。在本实施例中，该氧化洗涤塔5包括十二个第二液体分散器53，该氧化洗涤塔5包括四个第三液体分散器54。
35.该液体管路6经由外部连通该储存槽3的出液口32及该氧化洗涤塔5的十二个第二液体分散器53。在本实施例中，所述第二液体分散器53及所述第三液体分散器54皆为喷嘴。
36.该泵7设置于该液体管路6，用于将该二氧化氯溶液经由该液体管路6输送至所述第二液体分散器53。
37.该酸气吸收装置8连通该氧化洗涤塔5的废气出气口52。在本实施例中，该酸气吸收装置8为洗涤塔。在其他实施例中，该酸气吸收装置也可以为超重力反应器。
38.该气体导管9连通该二氧化氯气体产生器2与该含氮氧化物废气管道1的前端。
39.参阅图2，本发明含氮氧化物废气处理系统的第二实施例与该第一实施例类似，差异处在于该喷淋单元4包括两个第一液体分散器41及喷淋通道42，且所述第一液体分散器41设置于该喷淋通道42内部。
40.参阅图2及图3，本发明含氮氧化物废气处理系统的操作方法的实施例包含以下步骤：
41.(a)将该二氧化氯气体产生器2产生的二氧化氯气体经由该二氧化氯气体进气口31通入该储存槽3内部。
42.(b)定量该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮流量。当该二氧化氮流量低于3kg/h时，将水经由所述第一液体分散器41朝该储存槽3内部方向分散，以使水吸收该二氧化氯气体形成该二氧化氯水溶液；当该二氧化氮流量高于15kg/h时，将该二氧化氯水溶液经由所述第二液体分散器53分散于该氧化洗涤塔5内部。
43.通常，该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮流量低于3kg/h，此时，该储存槽3内
的部分二氧化氯气体被所述第一液体分散器41分散的水所吸收，形成二氧化氯水溶液留存于该储存槽3中，同时累积该储存槽3内的二氧化氯含量于该二氧化氯水溶液中；未被水吸收的另一部分二氧化氯气体则流至该含氮氧化物废气管道1的前端，以与该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮进行以下反应：
44.5no
2(g)
clo
2(g)
3h2o
(g)
→
5hno
3(g)
hcl
(g)
45.通过该气体导管9的设置，可进一步调整流至该含氮氧化物废气管道1的前端的二氧化氯气体的二氧化氯含量至趋近于足够与该含氮氧化物废气管道1中全部的二氧化氮进行反应。
46.而当使用硝酸的工艺产生高浓度二氧化氮(黄烟)时，该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮流量会急速提高至高于15kg/h，此时，虽然流至该含氮氧化物废气管道1的二氧化氯气体的二氧化氯流量不足以与该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮反应完全，但可以预期该储存槽3内的二氧化氯水溶液的二氧化氯累积量远高于此期间该二氧化氯气体产生器2所产生的二氧化氯累积量，足以用于使从该含氮氧化物废气进气口51通入该氧化洗涤塔5中的二氧化氮反应完全：
47.5no
2(g)
clo
2(aq)
3h2o
(l)
→
5hno
3(g)
hcl
(g)
48.在使用硝酸的工艺的一般情况下，该含氮氧化物废气管道1中高于15kg/h的二氧化氮流量仅会维持约1-3min，随后即回复至低于3kg/h的二氧化氮流量。
49.在本实施例的步骤(b)中，根据下表1所示的操作设定控制所述第一液体分散器41、所述第二液体分散器53及所述第三液体分散器54的开启或关闭。
50.表1
51.二氧化氮流量第一液体分散器第二液体分散器第三液体分散器低于3kg/h开启关闭开启3-15kg/h关闭或开启关闭或开启开启或关闭高于15kg/h关闭开启关闭
52.具体来说，当该二氧化氮流量低于3kg/h时，除了开启所述第一液体分散器41以外，可进一步关闭所述第二液体分散器53，以使该二氧化氯水溶液留存于该储存槽3中，可提高该二氧化氯水溶液累积在该储存槽3中的速率。
53.具体来说，当该二氧化氮流量高于15kg/h时，除了开启所述第二液体分散器53以外，可进一步关闭所述第一液体分散器41及所述第三液体分散器54，以使该储存槽3内的二氧化氯气体流至该含氮氧化物废气管道1的前端之前不被水吸收，可提高与该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮进行反应的二氧化氯气体的二氧化氯含量，并控制只有该二氧化氯水溶液分散于该氧化洗涤塔5内部。
54.此外，倘若使用硝酸的工艺为批式操作(batch operation)，该含氮氧化物废气管道1中的二氧化氮流量高于15kg/h的情况会是规律性定时发生，可进一步在预期该二氧化氮流量即将急速提高时便关闭所述第一液体分散器41，并开始将该二氧化氯水溶液经由所述第二液体分散器53分散于该氧化洗涤塔5内部，以确保从该含氮氧化物废气进气口51通入该氧化洗涤塔5中的二氧化氮可与该二氧化氯水溶液完全反应。
55.(c)在该步骤(b)之后，将从该废气出气口52排出的废气通入该酸气吸收装置8，以利用液碱吸收该废气中的酸性气体，即吸收上述反应所产生的hno
3(g)
及hcl
(g)
。
56.综上所述，本发明含氮氧化物废气处理系统通过该储存槽3、该喷淋单元4及该液体管路6的设置，利用本发明含氮氧化物废气处理系统的操作方法进行操作，可在二氧化氮流量较低时以二氧化氯含量较低的二氧化氯气体进行反应，并在二氧化氮流量急速提高时导入二氧化氯累积量高的二氧化氯溶液来进行反应，能使该二氧化氯气体产生器2在有限的二氧化氯气体产生速率下得以有效因应含氮氧化物废气中二氧化氮流量在短时间内的剧烈变化，且避免浪费二氧化氯气体，所以确实能达成本发明的目的。
57.以上所述，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明的范围。