專(zhuān)利名稱(chēng)：：含有一氧化二氮的氣體的處理方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種含有一氧化二氮的氣體的處理方法及裝置，特別是涉及一種從硝酸生產(chǎn)工廠(chǎng)、己內(nèi)酰胺制造工廠(chǎng)及己二酸制造工廠(chǎng)等排出的含有一氧化二氮的氣體的處理方法及裝置。
背景技術(shù)：
：一氧化二氮包含在例如來(lái)自硝酸生產(chǎn)工廠(chǎng)的廢氣、由環(huán)己醇、環(huán)己烷制造己二酸的工序的廢氣、在制造己內(nèi)酰胺等的氣相中使氨氧化的工序的廢氣或麻醉劑使用后的廢氣中等。一氧化二氮被認(rèn)為是對(duì)地球大氣有害的氣體。這是由于，一氧化二氮在平流層中會(huì)生成一氧化氮，而該一氧化氮會(huì)破壞臭氧層。另外，公知一氧化二氮是溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的溫室效應(yīng)的310倍。才艮據(jù)這種理由，被《京都議定書(shū)》規(guī)定為削減對(duì)象氣體。另一方面，公知一氧化氮是穩(wěn)定物質(zhì)，在不存在催化劑的情況下，僅在80(TC以上分解。而且，當(dāng)溫度上升時(shí)，不以分解成氮?dú)夂脱鯕膺@樣的形式變化，當(dāng)在IOO(TC以上時(shí)分解成一氧化氮的比例增加。因此，通常使用催化劑來(lái)進(jìn)行一氧化氮的分解處理。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的使用在氧化鋁上擔(dān)載氧化銅而成的催化劑來(lái)分解在己二酸制造工序中的副產(chǎn)物的一氧化二氮的具體例子。圖l表示該具體例。在圖1中，來(lái)自己二酸制造工序的氧化廢氣l被供給到N0x吸收塔13。氣體中的二氧化氮被吸收水2吸收，可作為硝酸水溶液3從塔底抽出。來(lái)自塔頂?shù)囊訬20為主要成分的氧化廢氣4在大約常溫、常壓的狀態(tài)下被供給到供給氣體預(yù)熱用熱交換器14。在此，被預(yù)熱至規(guī)定溫度的氧化廢氣5被導(dǎo)入到催化劑填充反應(yīng)器15。催化劑填充反應(yīng)器15的形式可以是固定床及流化床的任一種，在該具體例中使用的是利用固定床的等溫反應(yīng)器。大部分分解熱被在反應(yīng)管的外部與汽包(steamdrum)17之間循環(huán)的熱水10及11吸收。熱水在汽包蒸發(fā)，其熱量可作為蒸汽12再利用。蒸發(fā)了的水分經(jīng)常作為鍋爐用供給水9由預(yù)備容器18被供給。而且，在反應(yīng)器的溫度較低的傾斜升溫(ramp-up)時(shí)，需要將氧化廢氣4導(dǎo)入到導(dǎo)入用配管19中，用傾斜升溫用預(yù)熱器20加溫至規(guī)定的溫度。而且，認(rèn)為這可使烴及其它的可燃性氣體或液體燃燒，但只要可以供給需要的熱量即可，可以不管其種類(lèi)來(lái)利用。專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)平5—4027號(hào)公報(bào)一氧化二氮的分解反應(yīng)取決于反應(yīng)抑制物質(zhì)的共存狀態(tài)，即使使用催化劑，一氧化二氮的分解反應(yīng)也僅在300400。C以上發(fā)生，因此，必須象上述以往例那樣將含有一氧化二氮的氣體升溫至反應(yīng)開(kāi)始溫度。另外，根據(jù)一氧化二氮的濃度，為了取得反應(yīng)體系的熱平衡，需要使傾斜升溫用預(yù)熱器20經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn)。在這種情況下，燃料費(fèi)增大，而且會(huì)導(dǎo)致C02排放量的增加。因而，要求提供一種用于維持含有一氧化二氮的氣體的溫度所需要的燃料較少、C02排放量較少的分解系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以使一氧化二氮?dú)怏w的分解所需要的能量較少的處理方法及裝置。本發(fā)明的含有一氧化二氮的氣體的處理方法的特征在于，使用陶瓷蓄熱體和助燃部件將被處理氣體加熱至30060(TC，利用催化劑將一氧化二氮熱分解成氮?dú)?。另外，本發(fā)明的含有一氧化二氮?dú)怏w的處理方法的特征在于，將熱分解后處理完畢的氣體的熱蓄積在陶瓷蓄熱體內(nèi)，將該蓄熱施加給接下來(lái)被導(dǎo)入的被處理氣體。本發(fā)明的含有一氧化二氮的氣體的處理裝置包括用于導(dǎo)入被處理氣體并將處理完畢的氣體排出的氣流調(diào)節(jié)器(damper);填充有陶瓷蓄熱體的多個(gè)蓄熱層；分別對(duì)應(yīng)上述蓄二氮熱分解成氮?dú)獾亩鄠€(gè)催化劑層；用于將被導(dǎo)入的上述被處理氣體升溫到可在上述催化劑層熱分解的溫度的加熱部件。圖l是使用催化劑分解含有一氧化二氮的氣體的處理裝置的一個(gè)以往例的示意圖。圖2是本發(fā)明的使用催化劑分解含有一氧化二氮的氣體的處理裝置的基本結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式圖2表示本發(fā)明的處理裝置的一個(gè)實(shí)施例。圖中，附圖標(biāo)記101為反應(yīng)器，該反應(yīng)器內(nèi)部由三組蓄熱一催化劑區(qū)域104、105、106和頂蓋區(qū)域108構(gòu)成，三組蓄熱一催化劑區(qū)域104、105、106包括由陶瓷蓄熱體構(gòu)成的蓄熱層102和設(shè)在該蓄熱層102上的由擔(dān)載鉑等貴金屬的催化劑構(gòu)成的催化劑層103;頂蓋區(qū)域108設(shè)在蓄熱一催化劑區(qū)域之上包括噴槍等助燃部件107。附圖標(biāo)記109是用于給助燃部件107供給燃料的自動(dòng)閥，附圖標(biāo)記110是用于給助燃部件107供給燃燒用空氣的自動(dòng)閥，附圖標(biāo)記lll是用于檢測(cè)各蓄熱一催化劑區(qū)域104、105、106內(nèi)的蓄熱層102和催化劑層103之間的溫度并控制自動(dòng)閥109、IIO的溫度控制器，附圖標(biāo)記112是當(dāng)天井區(qū)域108內(nèi)的溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)發(fā)出警報(bào)的溫度報(bào)警器。各蓄熱一催化劑區(qū)域104、105、106的底部通過(guò)轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器113、114、115、116連接著與被處理氣體源、即含有一氧化二氮的氣體源117相連接的分配配管；通過(guò)轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器118、119、120、116和送風(fēng)機(jī)121連接著與處理完畢的氣體排放配管122相連接的氣體排出配管；通過(guò)轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器123、124、125連接著凈化配管126相連接的氣體排出配管，該凈化配管126與處理完畢的氣體排放配管122相連接。另外，通過(guò)轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器127連接氣體分配配管的轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器113的上游側(cè)和處理完畢的氣體排放配管122的送風(fēng)機(jī)121的下在上述反應(yīng)爐運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開(kāi)啟轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器113、114、120、124,關(guān)閉轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器115、116、118、119、125、127,對(duì)加熱部件107點(diǎn)火，只要驅(qū)動(dòng)送風(fēng)機(jī)121，就可以利用其吸引力通過(guò)氣體分配配管從被處理氣體源117向蓄熱一催化劑區(qū)域104內(nèi)吸入被處理氣體，經(jīng)由蓄熱層102、催化劑層103、頂蓋區(qū)域108、蓄熱一催化劑部分106的催化劑層103及蓄熱層102,向處理完畢的氣體排放配管122內(nèi)排出處理完畢的氣體。而且，處理完畢的氣體的一部分通過(guò)凈化配管126作為凈化氣體被導(dǎo)入到蓄熱一催化劑區(qū)域105內(nèi)，該凈化氣體經(jīng)由蓄熱一催化劑區(qū)域105的蓄熱層102和催化劑層103進(jìn)入頂蓋區(qū)域108內(nèi)，隨著其中的氣體的流動(dòng)進(jìn)入到蓄熱一催化劑區(qū)域106內(nèi)，經(jīng)由其催化劑層103及蓄熱層102，向處理完畢的氣體排放配管122內(nèi)排出。在上述過(guò)程中，向蓄熱一催化劑區(qū)域104內(nèi)導(dǎo)入的一皮處理氣體、即含有一氧化二氮的氣體，在通過(guò)蓄熱好的蓄熱層102期間被升溫至催化劑反應(yīng)處理適當(dāng)溫度(約400°C~600°C),被催化劑層103分解成氮?dú)夂脱鯕?，被?dǎo)入到頂蓋區(qū)域108內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱。其后，殘存的一氧化二氮成分在另一個(gè)蓄熱一催化劑區(qū)域106內(nèi)被催化劑層103分解成氮?dú)夂脱鯕?，在蓄熱?02蓄熱，失去熱后利用送風(fēng)機(jī)121向體系外排出。在此期間，根據(jù)蓄熱—催化劑區(qū)域106內(nèi)的催化劑層103下部的氣體溫度，在頂蓋區(qū)域108內(nèi)利用加熱部件107使煤油、LPG或柴油等燃料燃燒，以使該催化劑層103的溫度總是維持在規(guī)定值。換言之，利用溫度控制器111控制加熱部件107,以使催化劑層103的入口溫度總是為適當(dāng)溫度。由此，經(jīng)過(guò)了規(guī)定的時(shí)間時(shí)，依次轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器114116、118120及123125的開(kāi)關(guān)組合，改變被處理氣體的流動(dòng)，以使蓄熱好的蓄熱層為入口層、要蓄熱的蓄熱層為出口層。通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該轉(zhuǎn)換，可以使熱效率高達(dá)95°/。以上，可以降低運(yùn)行成本。凈化配管126是用于防止在改變被處理氣體的流動(dòng)時(shí)未處理氣體向處理側(cè)泄漏的線(xiàn)路，與該線(xiàn)路相連接的蓄熱一催化劑量為微量，因此考慮到經(jīng)濟(jì)性，也可以不設(shè)置該凈化配管。另外，在上述情況下，在轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器時(shí)，雖然只是稍微改變，但還是會(huì)使裝置內(nèi)壓力發(fā)生變化。在裝置不允許有該壓力變化的情況下，也可以使用可連續(xù)轉(zhuǎn)換廢氣線(xiàn)路的旋轉(zhuǎn)型來(lái)取代轉(zhuǎn)換氣流調(diào)節(jié)器。另外，在上述實(shí)施例中，對(duì)蓄熱一催化劑區(qū)域?yàn)槎M或三組連接的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限定于此，只要沒(méi)有超出本發(fā)明的宗旨，也可以為四組以上連接的結(jié)構(gòu)。下面，表示在下述條件下對(duì)本發(fā)明裝置和這種普通方式的裝置進(jìn)行比較驗(yàn)證的結(jié)果。被處理廢氣量20，000m3N/hr廢氣溫度8(TC催化劑處理溫度450°C燃料天然氣10，000kcal/m3C02的發(fā)生量及燃料用量<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>另外，采用本發(fā)明方式，通過(guò)改變催化劑溫度，可以調(diào)整由時(shí)效性變化引起的催化劑活性降低的對(duì)策、N20的處理效率。另外，由于本發(fā)明方式比普通方式的熱效率高，因此，即使改變催化劑的處理溫度，燃料費(fèi)、C02的發(fā)生量的變化幅度也較少，可以自由調(diào)整性能。當(dāng)催化劑的處理溫度為500。C時(shí)，C02的發(fā)生量及燃料用量的比較驗(yàn)證結(jié)果如下表所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>另外，本發(fā)明的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，當(dāng)將被處理氣體溫度升溫至超過(guò)6ocrc的溫度發(fā)生反應(yīng)時(shí)，開(kāi)始破壞催化劑，不優(yōu)選。另外，當(dāng)使被處理氣體溫度小于300。C時(shí)，不會(huì)發(fā)生分解反應(yīng)。由于根據(jù)實(shí)際的被處理氣體中包含的一氧化二氮量、水分量可確定最佳被處理氣體溫度，因此，優(yōu)選預(yù)先求出最佳溫度。工業(yè)上的可利用性采用本發(fā)明的裝置，可以大幅度降低運(yùn)行成本，作為用于降低含有作為溫室效應(yīng)氣體的一氧化二氮的氣體的處理裝置是極其有效的。權(quán)利要求1.一種含有一氧化二氮的氣體的處理方法，其特征在于，使用陶瓷蓄熱體和助燃部件將被處理氣體加熱至300～600℃，利用催化劑將一氧化二氮熱分解成氮?dú)狻?.—種含有一氧化二氮的氣體的處理方法，其特征在于，將熱分解后處理完畢的氣體的熱蓄積在陶瓷蓄熱體內(nèi)，將該蓄熱施加給接下來(lái)導(dǎo)入的被處理氣體。3.—種含有一氧化二氮的氣體的處理裝置，其包括用于導(dǎo)入被處理氣體并將處理完畢的氣體排出的氣流調(diào)節(jié)器、填充有陶瓷蓄熱體的多個(gè)蓄熱層、分別對(duì)應(yīng)上述蓄熱層配置的用于的多個(gè)催化劑層、用于將被導(dǎo)入的上述被處理氣體升溫到可在上述催化劑層熱分解的溫度的加熱部件。全文摘要本發(fā)明提供一種含有一氧化二氮的氣體的處理方法及處理裝置，該處理裝置包括用于導(dǎo)入被處理氣體并將處理完畢的氣體排出的氣流調(diào)節(jié)器(113～116、118～120、123～125)、填充有陶瓷蓄熱體的多個(gè)蓄熱層(102)；分別對(duì)應(yīng)上述蓄熱層配置的用于將被導(dǎo)入的上述被處理氣體所包含的一氧化二氮熱分解成氮?dú)獾亩鄠€(gè)催化劑層(103)、用于使被導(dǎo)入的上述被處理氣體升溫到可在上述催化劑層熱分解的溫度的加熱部件(107)。文檔編號(hào)B01D53/86GK101415479SQ200680054199公開(kāi)日2009年4月22日申請(qǐng)日期2006年4月13日優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日發(fā)明者伊藤武彥,近藤文夫申請(qǐng)人:住友金屬礦山工程株式會(huì)社