[发明专利]一种笑气的一体式自热分解系统及方法

说明书

本发明创造提供一种笑气的一体式自热分解系统及方法，包括切断阀、换热器、预热器、反应器和蒸汽发生器；所述切断阀、换热器的冷侧、预热器、反应器、蒸汽发生器和换热器的热侧依次串联构成串联通路；所述蒸汽发生器的连通于所述串联通路中的部分为其管程部分；所述换热器的热侧出口与大气连通；所述串联通路上，所述预热器的路段两端并联了设置有预热器旁路阀的旁路。本发明创造能够在处理高浓度笑气的同时降低反应出口温度、副产高品位蒸汽，降低系统对材料的要求，从而降低建设成本与维护成本，还具有良好的操作弹性与调节性能。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种笑气的一体式自热分解系统及方法。

背景技术

一氧化二氮(N₂O)俗称笑气，是一种温室气体，加剧全球变暖，其引起温室效应的能力远强于二氧化碳与甲烷。同时N₂O对臭氧层还有破坏作用，且此破坏作用同样远强于氟氯烃。目前，己二酸装置排放的尾气是笑气的一大来源。己二酸是最重要的脂肪族二元酸之一，大量用于聚氨酯、尼龙66盐以及增塑剂的生产。己二酸装置排放的尾气中，笑气体积分数可高达30％，且排放量巨大，目前大部分都直接排放至大气中，对环境将产生重大影响。

笑气性质非常稳定，在大气中可以存在百余年。笑气的分解产物为氮气与氧气，二者均为大气的基本组成成分，无有毒有害副产物。笑气分子由N-N键与N-O键组成，研究发现N-N键比N-O键更难分离，打开N—O键大约需要250～270kJ·mol-1的活化能，无催化剂存在时需约900℃才能将N₂O完全分解，需要消耗大量的热能，如何实现低温分解笑气成为了研究者们的一大目标。同时，笑气的分解过程为强放热反应，反应热大，反应温升大，为了降低反应产物的温升，一般使用压缩空气稀释笑气，但完全分解后的气体温度仍会上升300℃左右，使得笑气处理系统存在不易控制、调节，弹性差的问题，一方面容易因局部过热产生安全问题，另一方面也对笑气处理装置的材质提出了极高的要求，提高了制造和维护成本。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种特别适用于笑气及其类似反应的一体式自热分解系统及方法，使用不绣钢材料建造，能够在处理高浓度笑气的同时降低反应出口温度、副产高品位蒸汽，还具有良好的调节性能。

本发明创造提供的一体式自热分解系统包括切断阀、换热器、预热器、反应器和蒸汽发生器；所述切断阀、换热器的冷侧、预热器、反应器、蒸汽发生器和换热器的热侧依次串联构成串联通路；所述蒸汽发生器的连通于所述串联通路中的部分为其管程部分；所述换热器的热侧出口与大气连通；所述串联通路上，所述预热器的路段两端并联了设置有预热器旁路阀的旁路。

其中，所述串联通路中，所述切断阀和换热器之间的串联路段上设有一压缩空气支路入口。更进一步，所述压缩空气支路上设有调压阀。

其中，所述串联通路上，所述换热器的冷侧两端并联了设置有换热器旁路阀的旁路。

其中，所述蒸汽发生器的壳程入口通入来自系统外的除氧水，经换热后成为蒸汽经所述蒸汽发生器的壳程出口送出。

其中，所述反应器为自热式反应器，具有反应器壳程和反应器管程，所述反应器壳程的入口与所述预热器的出口或所述预热器旁路阀所在的旁路出口相连，所述反应器壳程的出口与所述反应器管程的入口相连，所述反应器管程的出口与所述蒸汽发生器的管程入口相连，所述反应器壳程为加热区域，所述反应器管程为反应区域。优选的，所述反应器为立式U形管式反应器。更优选的，所述反应器壳程设有两个并联的入口，分别位于反应器壳程的中部和下部，且与反应器管程的入口同侧；所述反应器壳程的出口设置于靠近壳程的上部，且与反应器管程的出口同侧。

其中，所述预热器的出口设有第一测温装置，所述反应器的反应区域入口设有第二测温装置，所述反应器的反应区域出口设有第三测温装置，所述切断阀受到所述第三测温装置的信号控制，所述预热器的调节装置同时受到所述第一测温装置和第二测温装置的信号调节与控制。