本發(fā)明涉及大氣環(huán)保及碳中和領(lǐng)域，尤其涉及一種含高濃度笑氣的廢氣凈化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

笑氣(化學(xué)式n2o)是第三大溫室氣體，其溫室效應(yīng)潛值是co2的310倍，ch4的21倍，同時，n2o還是平流層中氮氧化物的來源，會導(dǎo)致臭氧層空洞，成為嚴(yán)重污染環(huán)境的氣體之一。

隨著我國電子化學(xué)品生產(chǎn)，尤其是芯片、集成電路相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的崛起，含笑氣的廢氣成為污染大氣的一項重要指標(biāo)。脫除尾氣中n2o的方法主要有高溫分解法、選擇性催化還原法和催化分解消除法。

高溫分解法是令n2o和燃料氣在高溫(1200～1500℃)下反應(yīng)分解，這種技術(shù)工藝簡單，不需要催化劑，但是操作費用較高，需要大量消耗燃料氣，且高溫反應(yīng)設(shè)備的維護(hù)難度較大。因此利用高溫分解方法脫除化工尾氣中n2o組分在實際應(yīng)用中會受到一定限制。日本asahi公司和著名化工公司dupont已將此方法用于己二酸工廠中。

選擇性催化還原法通常選用氨或天然氣為還原劑，加入負(fù)載型貴金屬催化劑，根據(jù)還原劑和催化劑的不同調(diào)節(jié)適宜的反應(yīng)溫度(通常在200～600℃)，從而實現(xiàn)n2o的脫除。以pd/fealpo-5為催化劑，研究了在不同活性組分含量以及溫度等條件下ch4還原n2o的效果。研究指出，以pdalpo-5為催化劑，373℃時，n2o轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到90％。

催化裂解消除法是指在催化劑的作用下使n2o直接分解為o2和n2。由于這種方法不需要引入其他參與脫除反應(yīng)的物質(zhì)，成本較低且不會引起二次污染，因此引起研究者廣泛關(guān)注。n2o分解過程所需的活化能較高(250kj/mol)，在沒有催化劑參與的條件下很難進(jìn)行，因此研究的焦點主要集中在新型低溫高活性裂解催化劑的研發(fā)。

cn109353999a公開了一種回收和提純工業(yè)尾氣中電子級笑氣的裝置與方法。包括依次設(shè)置的水洗塔、反應(yīng)塔、胺液吸收塔、再生脫碳塔、堿洗水洗塔、吸附塔、壓縮機(jī)及串聯(lián)的兩級精餾塔，所述胺液吸收塔塔釜液體出口與再生脫碳塔液體入口通過換熱器相連，再生脫碳塔塔釜液體出口與胺液吸收塔液體入口通過換熱器相連。本發(fā)明利用吸收、反應(yīng)、吸附、精餾等方式將工業(yè)廢氣中的氧化亞氮進(jìn)行回收并提純，進(jìn)而得到99.999％的笑氣產(chǎn)品。然而，該專利中的處理工藝復(fù)雜，給生產(chǎn)企業(yè)帶來更多的成本壓力和安全隱患，不利于大規(guī)模推廣和實施。

現(xiàn)有技術(shù)中的含笑氣廢氣的處理過程中，主要采用氧化物催化劑和分子篩催化劑對工業(yè)笑氣進(jìn)行分解，由于笑氣的分解反應(yīng)是一個強(qiáng)效的放熱過程，會導(dǎo)致催化劑床層溫度隨著流線方向不斷上升，金屬催化劑易出現(xiàn)燒結(jié)現(xiàn)象，活性下降、嚴(yán)重影響笑氣的膠除效率；而負(fù)載型分子篩催化劑雖然具有更好的抗熱燒結(jié)現(xiàn)象，但由于目前主要采用填充床的工藝，由于床層壓降大，屬于床層填充不夠均勻，溝流現(xiàn)象嚴(yán)重，同樣影響脫除效率。

因此，有針對性的提供一種簡單、高效的處理含笑氣廢氣的系統(tǒng)及方法，成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決前述缺陷，本發(fā)明提供一種含高濃度笑氣的廢氣凈化系統(tǒng)及方法。本發(fā)明的一種含高濃度笑氣的廢氣處理方法，包括：將待處理廢氣在催化作用下進(jìn)行笑氣的催化脫除反應(yīng)，由于笑氣的催化反應(yīng)產(chǎn)生熱量使得廢氣的溫度上升形成熱廢氣，再經(jīng)過換熱處理使廢氣降溫，反復(fù)重復(fù)笑氣的催化脫除和熱廢氣的換熱降溫，直到待處理廢氣中笑氣的含量達(dá)到正常的排放標(biāo)準(zhǔn)；

所述方法無需對廢氣進(jìn)行稀釋處理，直接完成對廢氣中笑氣的脫除。

進(jìn)一步地，控制反應(yīng)條件，使每次經(jīng)過催化脫除反應(yīng)時，待處理廢氣中笑氣的濃度下降7-15％，同時，由于催化反應(yīng)產(chǎn)生熱量使得廢氣的溫度上升150-250℃，再經(jīng)過換熱處理使廢氣降溫至280-370℃，再繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的工序；

必要時，反復(fù)重復(fù)笑氣的催化脫除和熱廢氣的換熱降溫操作，直到待處理廢氣中笑氣的含量達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)。

為實現(xiàn)前述方法，笑氣的催化脫除反應(yīng)、熱廢氣的換熱降溫、預(yù)熱步驟等反應(yīng)裝置，可以基于前述方法以及實際工況的需要進(jìn)行合理的布置和安裝，例如，催化脫除反應(yīng)采用現(xiàn)有的催化脫除反應(yīng)器、熱廢氣的換熱降溫采用現(xiàn)有的換熱降溫反應(yīng)器、預(yù)熱步驟采用現(xiàn)有的預(yù)熱裝置等，這些裝置可以單獨按前述方法進(jìn)行串聯(lián)，也可以基于實際場地的需求進(jìn)行各種的組合、并聯(lián)和安裝，只要能夠滿足本發(fā)明前述方法的操作過程，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種含高濃度笑氣的廢氣凈化系統(tǒng)，包括至少一個兩段式脫除反應(yīng)塔，所述反應(yīng)塔自上而下依次包括氣體進(jìn)口、第一反應(yīng)段、第一換熱器、第二反應(yīng)段；含有高濃度笑氣的尾氣通過第一預(yù)熱器升溫后，從所述氣體進(jìn)口進(jìn)入所述兩段式脫除反應(yīng)塔，在所述第一反應(yīng)段進(jìn)行第一次催化脫除反應(yīng)，然后從所述第一反應(yīng)段進(jìn)行反應(yīng)后的氣體經(jīng)過所述第一換熱器換熱降溫后再到所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，在所述第二次催化脫除反應(yīng)后得到的凈化尾氣用于后續(xù)工序。

進(jìn)一步地，所述第一預(yù)熱器使用來自所述第二反應(yīng)段的氣體進(jìn)行熱交換。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述系統(tǒng)包括第一兩段式脫除反應(yīng)塔和第二兩段式脫除反應(yīng)塔時，從所述第二反應(yīng)段排出的氣體經(jīng)過第二換熱器降溫后，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，然后再經(jīng)過第三換熱器降溫后再到所述第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，得到的凈化尾氣用于后續(xù)工序。優(yōu)選地，所述第一預(yù)熱器和/或第二預(yù)熱器使用第四反應(yīng)段排出的凈化尾氣進(jìn)行熱交換。

進(jìn)一步地，所述系統(tǒng)可以基于工作情況的需要，依次配備足夠數(shù)量的兩段式脫除反應(yīng)塔、換熱器和預(yù)熱器，所述系統(tǒng)按廢氣處理的流動方向依次順序進(jìn)入每個兩段式脫除反應(yīng)塔、換熱器和預(yù)熱器，最終實現(xiàn)依靠笑氣脫除反應(yīng)熱來進(jìn)行整體脫除系統(tǒng)的能量供給，無需再額外給所述系統(tǒng)配備外加熱源。

本發(fā)明進(jìn)一步還提供采用前述系統(tǒng)進(jìn)行高濃度笑氣分解的方法，包括：

1)、將來自工業(yè)生氣的含高濃度笑氣的尾氣，通過預(yù)熱器進(jìn)行升溫達(dá)到催化反應(yīng)活性溫度后，使尾氣溫度升高；

2)、將所述尾氣從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔的所述第一反應(yīng)段進(jìn)行所述第一次催化脫除反應(yīng)，由于反應(yīng)熱使得尾氣溫度進(jìn)一步升高；

3)、所述第一催化脫除反應(yīng)后的氣體經(jīng)過第一換熱器進(jìn)行換熱降溫，然后再將降溫后的氣體進(jìn)入所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高；

4)、經(jīng)過所述第二次催化脫除反應(yīng)后的氣體，從所述第一兩段式反應(yīng)塔排出經(jīng)過凈化的尾氣。

進(jìn)一步地，所述經(jīng)過凈化的尾氣通入所述預(yù)熱器用于初始尾氣的預(yù)熱。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述系統(tǒng)包括第一兩段式脫除反應(yīng)塔和第二兩段式脫除反應(yīng)塔時，從所述第二反應(yīng)段排出的氣體經(jīng)過第二換熱器降溫后，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次脫除反應(yīng)，反應(yīng)使得氣體升溫，然后再經(jīng)過第三換熱器降溫后再到第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，得到的凈化尾氣用于所述預(yù)熱器的熱源供給。

進(jìn)一步地，所述分解的方法，包括：

1)、將來自工業(yè)生氣的含高濃度笑氣的尾氣，通過預(yù)熱器進(jìn)行升溫達(dá)到330-420℃，其中，尾氣中笑氣的濃度為17-40％；

2)、將所述尾氣從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔的所述第一反應(yīng)段進(jìn)行所述第一次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到13-26％，由于反應(yīng)熱使得尾氣溫度進(jìn)一步升高到500-550℃；

3)、所述第一催化脫除反應(yīng)后的氣體經(jīng)過第一換熱器進(jìn)行換熱降溫到350-420℃，然后再將降溫后的氣體進(jìn)入所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到9-17％，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高到500-550℃；

4)、經(jīng)過所述第二次催化脫除反應(yīng)后的氣體，從所述第一兩段式反應(yīng)塔排出，輸送到第二換熱器使溫度降低到350℃，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到5-9％，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高到500-550℃；

所述尾氣繼續(xù)經(jīng)過第三換熱器降溫到330-420℃，再到所述第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，所述尾氣中笑氣的濃度實現(xiàn)徹底凈化，尾氣出口溫度再次升溫達(dá)到500-550℃。

優(yōu)選地，出口的尾氣用于給預(yù)熱器進(jìn)行熱量供給。更優(yōu)選地，經(jīng)過凈化后的尾氣實現(xiàn)給預(yù)熱器的熱量供給后，溫度降到100℃(優(yōu)選為80℃)以下后，能夠直接從煙囪排出。

優(yōu)選地，基于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法使用場景的實際需求，可以增加更多層級的兩段式脫除反應(yīng)塔、預(yù)熱器和換熱器。

進(jìn)一步地，所述尾氣的來源包括己二酸生產(chǎn)的尾氣、己內(nèi)酰胺生產(chǎn)尾氣。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明顛覆性的改進(jìn)了含笑氣尾氣的脫除處理工藝，基于本發(fā)明脫除工藝無需對尾氣進(jìn)行稀釋，使得整體處理工藝的反應(yīng)器的加工、維護(hù)成本極大的降低?，F(xiàn)有技術(shù)中由于需要采用空氣對尾氣進(jìn)行稀釋，稀釋比例為1份尾氣對應(yīng)3份空氣，使得處理設(shè)備的體積過大、加工成本高、安全性差及維修維護(hù)成本也較高。而本發(fā)明的工藝能夠?qū)崿F(xiàn)對含笑氣尾氣的直接處理，反應(yīng)器體積大大縮小，催化劑杘層的壓降顯著減小，設(shè)備加和維修維護(hù)的成本極大降低，有利于大規(guī)模推廣使用，投資和操作的成本能夠顯著降低；

2、本發(fā)明由于采用分段撤熱的方式，將分解反應(yīng)產(chǎn)生的熱量撤出，不但能夠降低反應(yīng)出口的溫度、保護(hù)催化劑床層始終處于活性有效的溫度區(qū)間，不會出現(xiàn)由于催化劑床層溫度極升導(dǎo)致的高溫?zé)Y(jié)和失活現(xiàn)象，延長催化劑的使用壽命、也保證了催化劑的催化性能更穩(wěn)定的發(fā)揮，又能夠得以高品位熱；

3、本發(fā)明采用多段式反應(yīng)，能夠有利利用催化劑，可以基于實際工況的需求，改變和調(diào)整反應(yīng)段入口的溫度、調(diào)整催化劑的工作溫度，同時充分利用催化劑的活性性能，延長催化劑的使用壽命；

4、本發(fā)明的分解工藝具有廣泛的適應(yīng)性，可以根據(jù)具體使用場景增加多個分段式反應(yīng)器和相應(yīng)的換熱器和預(yù)熱器，整體系統(tǒng)和分解工藝更加靈活，可以適用于不同場景、不同濃度、甚至不同尾氣的處理工藝。

附圖說明

圖1本發(fā)明所述系統(tǒng)一種實施方式的示意圖；

圖2本發(fā)明所述系統(tǒng)另一種實施方式的示意圖。

1-第一兩段式脫除反應(yīng)塔；2-第一換熱器；c1-第一反應(yīng)段；c2-第二反應(yīng)段；3-預(yù)熱器；4-第二兩段式脫除反應(yīng)塔；5-第三換熱器；6-第二換熱器；c3-第三反應(yīng)段；c4-第四反應(yīng)段。

具體實施方式

在本發(fā)明的一個實施方式中，如圖1所示，本發(fā)明所述系統(tǒng)包括一個第一兩段式脫除反應(yīng)塔1，所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔1內(nèi)部自上而下設(shè)置有氣體物料進(jìn)口、第一反應(yīng)段c1、第一換熱器2、第二反應(yīng)段c2，所述第二反應(yīng)段c2排出的凈化氣體進(jìn)入預(yù)熱器3為待處理的含高濃度n2o的尾氣進(jìn)行預(yù)熱后，降溫后的凈化氣體進(jìn)行排放。

進(jìn)一步地，所述尾氣優(yōu)選為己二酸生產(chǎn)的尾氣和/或己內(nèi)酰胺生產(chǎn)的尾氣，其中，n2o的含量在17-40％，優(yōu)選地，n2o的含量大于35％。其中，所述尾氣經(jīng)過預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱后達(dá)到催化反應(yīng)活性的溫度，330-420℃；優(yōu)選達(dá)到330℃。

進(jìn)一步地，所述尾氣從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔1的進(jìn)口進(jìn)入，然后在所述第一反應(yīng)段c1進(jìn)行第一次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中n2o的濃度降低到13-26％，優(yōu)選地，濃度降低到16％。

經(jīng)過第一次催化脫除反應(yīng)后的氣體升溫到500-550℃，將升溫后的氣體經(jīng)過第一換熱器2進(jìn)行換熱降溫到350-420℃；優(yōu)選地，降溫到350℃。

然后再將降溫后的氣體進(jìn)入所述第二反應(yīng)段c2進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到9-17％，優(yōu)選地，降低到9％。

經(jīng)過第二次催化脫除反應(yīng)后的氣體再次升溫到500-550℃，升溫后的經(jīng)過凈化的尾氣在預(yù)熱器3與待處理的尾氣進(jìn)行熱交換進(jìn)一步降溫到100℃以下，進(jìn)行排放或后續(xù)工序；而待處理的尾氣升溫到催化反應(yīng)溫度繼續(xù)進(jìn)入所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔1繼續(xù)進(jìn)行笑氣的脫除反應(yīng)。優(yōu)選地，經(jīng)過凈化的尾氣在預(yù)熱器3中進(jìn)行熱交換以后降溫到80℃以下。

在另一個實施方式中，如圖2所示，所述系統(tǒng)包括第一兩段式脫除反應(yīng)塔1和第二兩段式脫除反應(yīng)塔4，待處理尾氣通過所述預(yù)熱器3升溫后從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔1的進(jìn)口進(jìn)入，然后在所述第一催化反應(yīng)段c1進(jìn)行第一次催化脫除反應(yīng)，反應(yīng)使得氣體升溫，升溫后的氣體在所述第一換熱器2進(jìn)行熱交換降溫后，繼續(xù)在所述第二催化反應(yīng)段c2進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，反應(yīng)使喚得氣體再次升溫，升溫后的氣體通過管線排出所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔，然后進(jìn)入所述第二換熱器再次降溫后，從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的進(jìn)口進(jìn)入，在所述第三催化反應(yīng)段c3進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，反應(yīng)使得氣體再次升溫，升溫后的氣體在所述第三換熱器5進(jìn)行熱交換降溫后，繼續(xù)在所述第四催化反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，經(jīng)過凈化的氣體進(jìn)入到所述預(yù)熱器與待處理的尾氣進(jìn)行換交換用來對待處理尾氣進(jìn)行預(yù)熱。

進(jìn)一步地，處理方法為：以己二酸生產(chǎn)的尾氣為例，所述尾氣中笑氣濃度為大于35％，所述尾氣首先經(jīng)過預(yù)熱器3進(jìn)行預(yù)熱升溫到330℃；升溫后的所述尾氣進(jìn)入所述第一催化反應(yīng)段c1進(jìn)行第一次催化脫除反應(yīng)，使所述尾氣中笑氣的濃度降到26％，由于反應(yīng)熱使得所述尾氣溫度上升到550℃；

升溫后的所述尾氣經(jīng)過所述第一換熱器將溫度降到330℃后再進(jìn)入所述第二催化脫除反應(yīng)段c2進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng),使所述尾氣中笑氣的濃度由26％降低到17％，由于反應(yīng)熱使得所述尾氣溫度再次升到550℃；

升溫后的所述尾氣進(jìn)入所述第二換熱器6再將降溫到350℃，之后進(jìn)入第三催化脫除反應(yīng)段c3進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，使所述尾氣中笑氣的濃度由17％降低到9％，由于反應(yīng)熱使得所述尾氣溫度再次升到550℃；

升溫后的所述尾氣經(jīng)過第三換熱器5后降溫到330℃，繼續(xù)進(jìn)入到所述第四催化脫除反應(yīng)段c4進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，所述尾氣中的笑氣被完全凈化，由于反應(yīng)熱使喚所述尾氣的出口溫度達(dá)到550℃；

使第二兩段式催化脫除反應(yīng)塔出口的所述尾氣輸送到所述預(yù)熱器3來預(yù)熱進(jìn)口處低溫的待處理尾氣，出口的所述尾氣由于熱交接后降溫到80℃后經(jīng)煙囪排出。

更進(jìn)一步地，基于待處理的尾氣中笑氣含量的不同，可以在所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔后，繼續(xù)增加若干個兩段式脫除反應(yīng)塔，配合氣體處理過程中笑氣濃度減少的指標(biāo)以及反應(yīng)熱導(dǎo)致的所述這尾氣溫度升高的指標(biāo)控制，來實現(xiàn)無需外加熱源、也無需對待處理尾氣進(jìn)行稀釋等步驟而直接地、簡單、方便地對待處理尾氣進(jìn)行凈化的操作。反應(yīng)過程中，由于反應(yīng)熱產(chǎn)生的熱量，也可以回收循環(huán)利用到其他任何需要熱量供給的單元或者工序。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作任何其他形式的限制，而依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)所作的任何修改或等同變化，仍屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。

技術(shù)特征：

1.一種含高濃度笑氣的廢氣處理方法，其特征在于，所述方法包括：將待處理廢氣在催化作用下進(jìn)行笑氣的催化脫除反應(yīng)，由于笑氣的催化反應(yīng)產(chǎn)生熱量使得廢氣的溫度上升形成熱廢氣，再經(jīng)過換熱處理使廢氣降溫，反復(fù)重復(fù)笑氣的催化脫除和熱廢氣的換熱降溫，直到待處理廢氣中笑氣的含量達(dá)到正常的排放標(biāo)準(zhǔn)；

所述方法無需對廢氣進(jìn)行稀釋處理，直接完成對廢氣中笑氣的脫除。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制反應(yīng)條件，使每次經(jīng)過催化脫除反應(yīng)時，待處理廢氣中笑氣的濃度下降7-15％，同時，由于催化反應(yīng)產(chǎn)生熱量使得廢氣的溫度上升150-250℃，再經(jīng)過換熱處理使廢氣降溫至280-370℃，再繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的工序；

必要時，反復(fù)重復(fù)笑氣的催化脫除和熱廢氣的換熱降溫操作，直到待處理廢氣中笑氣的含量達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.一種含高濃度笑氣的廢氣凈化系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個兩段式脫除反應(yīng)塔，所述反應(yīng)塔自上而下依次包括氣體進(jìn)口、第一反應(yīng)段、第一換熱器、第二反應(yīng)段；含有高濃度笑氣的尾氣通過第一預(yù)熱器升溫后，從所述氣體進(jìn)口進(jìn)入所述兩段式脫除反應(yīng)塔，在所述第一反應(yīng)段進(jìn)行第一次催化脫除反應(yīng)，然后從所述第一反應(yīng)段進(jìn)行反應(yīng)后的氣體經(jīng)過所述第一換熱器換熱降溫后再到所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，在所述第二次催化脫除反應(yīng)后得到的凈化尾氣用于后續(xù)工序。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一預(yù)熱器使用來自所述第二反應(yīng)段的氣體進(jìn)行熱交換。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述系統(tǒng)包括第一兩段式脫除反應(yīng)塔和第二兩段式脫除反應(yīng)塔時，從所述第二反應(yīng)段排出的氣體經(jīng)過第二換熱器降溫后，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，然后再經(jīng)過第三換熱器降溫后再到所述第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，得到的凈化尾氣用于后續(xù)工序；優(yōu)選地，所述第一預(yù)熱器和/或第二預(yù)熱器使用第四反應(yīng)段排出的凈化尾氣進(jìn)行熱交換。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)可以基于工作情況的需要，依次配備足夠數(shù)量的兩段式脫除反應(yīng)塔、換熱器和預(yù)熱器，所述系統(tǒng)按廢氣處理的流動方向依次順序進(jìn)入每個兩段式脫除反應(yīng)塔、換熱器和預(yù)熱器，最終實現(xiàn)依靠笑氣脫除反應(yīng)熱來進(jìn)行整體脫除系統(tǒng)的能量供給，無需再額外給所述系統(tǒng)配備外加熱源。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還依次包括若干個兩段式脫除反應(yīng)塔、若干個換熱器用于配合不同工況下的尾氣處理過程。

8.一種采用權(quán)利要求3或4所述系統(tǒng)進(jìn)行高濃度笑氣分解的方法，其特征在于，包括：

1)、將來自工業(yè)生氣的含高濃度笑氣的尾氣，通過預(yù)熱器進(jìn)行升溫達(dá)到催化反應(yīng)活性溫度后，使尾氣溫度升高；

2)、將所述尾氣從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔的所述第一反應(yīng)段進(jìn)行所述第一次催化脫除反應(yīng)，由于反應(yīng)熱使得尾氣溫度進(jìn)一步升高；

3)、所述第一催化脫除反應(yīng)后的氣體經(jīng)過第一換熱器進(jìn)行換熱降溫，然后再將降溫后的氣體進(jìn)入所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高；

4)、經(jīng)過所述第二次催化脫除反應(yīng)后的氣體，從所述第一兩段式反應(yīng)塔排出經(jīng)過凈化的尾氣。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)過凈化的尾氣通入所述預(yù)熱器用于初始尾氣的預(yù)熱。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述系統(tǒng)包括第一兩段式脫除反應(yīng)塔和第二兩段式脫除反應(yīng)塔時，從所述第二反應(yīng)段排出的氣體經(jīng)過第二換熱器降溫后，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次脫除反應(yīng)，反應(yīng)使得氣體升溫，然后再經(jīng)過第三換熱器降溫后再到第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，得到的凈化尾氣用于所述預(yù)熱器的熱源供給。

11.一種采用權(quán)利要求4或6所述系統(tǒng)進(jìn)行高濃度笑氣分解的方法，其特征在于，所述方法，包括：

1)、將來自工業(yè)生氣的含高濃度笑氣的尾氣，通過預(yù)熱器進(jìn)行升溫達(dá)到330-420℃，其中，尾氣中笑氣的濃度為17-40％；

2)、將所述尾氣從所述第一兩段式脫除反應(yīng)塔的所述第一反應(yīng)段進(jìn)行所述第一次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到13-26％，由于反應(yīng)熱使得尾氣溫度進(jìn)一步升高到500-550℃；

3)、所述第一催化脫除反應(yīng)后的氣體經(jīng)過第一換熱器進(jìn)行換熱降溫到350-420℃，然后再將降溫后的氣體進(jìn)入所述第二反應(yīng)段進(jìn)行第二次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到9-17％，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高到500-550℃；

4)、經(jīng)過所述第二次催化脫除反應(yīng)后的氣體，從所述第一兩段式反應(yīng)塔排出，輸送到第二換熱器使溫度降低到350℃，繼續(xù)從所述第二兩段式脫除反應(yīng)塔的頂部進(jìn)入，在所述第三反應(yīng)段進(jìn)行第三次催化脫除反應(yīng)，使得所述尾氣中笑氣的濃度降低到5-9％，由于反應(yīng)熱使得氣體溫度再次升高到500-550℃；

所述尾氣繼續(xù)經(jīng)過第三換熱器降溫到330-420℃，再到所述第四反應(yīng)段進(jìn)行第四次催化脫除反應(yīng)，所述尾氣中笑氣的濃度實現(xiàn)徹底凈化，尾氣出口溫度再次升溫達(dá)到500-550℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，出口的尾氣用于給預(yù)熱器進(jìn)行熱量供給；更優(yōu)選地，經(jīng)過凈化后的尾氣實現(xiàn)給預(yù)熱器的熱量供給后，溫度降到100℃以下后，能夠直接從煙囪排出。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種含高濃度笑氣的廢氣凈化系統(tǒng)及方法，包括至少一個兩段式脫除反應(yīng)塔，所述反應(yīng)塔自上而下依次包括氣體進(jìn)口、第一反應(yīng)段、第一換熱器、第二反應(yīng)段。本發(fā)明顛覆性的改進(jìn)了含笑氣尾氣的脫除處理工藝，基于本發(fā)明脫除工藝無需對尾氣進(jìn)行稀釋，使得整體處理工藝的反應(yīng)器的加工、維護(hù)成本極大的降低?，F(xiàn)有技術(shù)中由于需要采用空氣對尾氣進(jìn)行稀釋，稀釋比例為1份尾氣對應(yīng)3份空氣，使得處理設(shè)備的體積過大、加工成本高、安全性差及維修維護(hù)成本也較高。

技術(shù)研發(fā)人員：陳標(biāo)華;郭重陽;徐瑞年

受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.05.12

技術(shù)公布日：2021.07.23