文丘里氧化器和利用该文丘里氧化器的非催化直接氧化处理含氮氧化物气体的方法
(一)技术领域
本发明属于氮氧化物的处理领域，特别涉及一种文丘里氧化器和使用该文丘里氧化器的非催化直接氧化处理含氮氧化物气体的方法。
(二)背景技术
烟道气中含有一定量的氮氧化物，某些化工生产过程中例如硝酸生产、采用硝酸氧化法的生产如己酸、己二酸等的制备，以及硫酸二甲酯法生产硝基甲烷等也会产生大量的氮氧化物。这些氮氧化物排入大气后，给生态环境造成极大破坏。
由于氮氧化物中的一氧化氮极难吸收(10％的NaOH溶液仍不能完全吸收)，因此需要用比较复杂的处理方法才能治理。常用的方法有还原法和氧化法。
还原法：较成熟的有SCR法和SNCR法，基本操作都是把尿素、氨或者甲烷等直接喷入尾气中，在催化剂和一定温度(至少＞120℃)下，氮氧化物被还原为氮气等后排空。该方法的主要缺点是：1、使用尿素或氨等作还原剂(常需要催化剂)，而最终产物是回收价值较低的氮气，运行成本较高；2、还原在一定温度下才能进行，不适于化工过程的尾气处理；3、操作不当还会造成新的污染(氨污染)。
氧化法：虽然NO难吸收，但氧化为NO2后则易吸收。NO是极易氧化的，实际操作时由于其很难和空气或氧气充分均匀混合，因此无法全部氧化，而部分未氧化的一氧化氮等由于不能被吸收，仍会造成污染。
目前尚无不使用催化剂，用空气或氧气直接氧化达标处理含氮氧化物尾气的方法。例如有人曾向硝酸氧化制己酸的尾气中通氧，仍消除不了黄烟。现有空气或氧气直接氧化法或者使用催化剂，或者需要和还原法组合使用。如催化氧化法是在贵金属催化剂作用下，用空气或氧气氧化氮氧化物为NO2，然后吸 收。但贵金属催化剂价格较高，会毒化失效，须经常再生，操作复杂，运行成本高，目前基本停留在研究阶段。氧化还原组合法是把氧化法和还原法组合，主要用于硝酸尾气的处理。在第一吸收塔中通入空气，空气在吸收液喷淋下下行，尾气在塔板间与其接触被氧化。但因混合不充分，氧化不彻底，净化效率低；第一吸收塔尾气中氮氧化物的含量在3000mg/Nm3以上；第二吸收塔尾气中氮氧化物的含量在1500mg/Nm3左右，无法直接排放，不得不在第二吸收塔后增加催化燃烧器及废热锅炉，并喷入甲烷或氢气还原。该方法设备投资及运行成本偏高，尾气中氮氧化物含量仍高达700-800mg/Nm3。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种文丘里氧化器和使用该文丘里氧化器的非催化直接氧化处理含氮氧化物气体的方法，该方法简单且处理效果好。
本发明采用的技术方案如下：
文丘里氧化器，包括带进气孔的文丘里管，文丘里管外同轴套设有与其密闭连接的套筒，套筒上设有进气口和进气调节机构。
进气调节机构为设于套筒上的滑动气罩。
氧化器两端设有连接法兰，进气口与文丘里管上的进气孔对应并均布于套筒上，进气调节机构为套设于套筒外壁的滑动气罩。
利用所述的文丘里氧化器的非催化直接氧化处理含氮氧化物气体的方法，使含有氮氧化物的气体射流进入文丘里氧化器，与从文丘里氧化器侧壁进入的空气或氧气充分混合氧化，之后用吸收液吸收反应后的气体。
所述的文丘里氧化器为单管结构形式(如附图1所示)或者多管并列结构形式(如附图2所示)。
空气或氧气的流量可调节。具体可通过调节文丘里氧化器上的滑动气罩来进行。
氧化和吸收步骤采用多级串联；前级吸收的吸收液为水或者重量百分比浓度0.1％以上的碱水溶液，末级吸收的吸收液为重量百分比浓度0.1％以上的碱水溶液。
所述的含氮氧化物气体为化工生产尾气或者烟道气。
本发明中文丘里氧化器和吸收装置为相对独立单元，可以自由组合。组合后可采用一级或者多级串联。
文丘里氧化器的特点是能通过套筒上的进气口和文丘里管上的进气孔自吸空气或氧气，套筒起封闭文丘里进气孔部分作用，空气或氧气流量大小可通过文丘里管外所设套筒上的滑动气罩调整。进气口可沿套筒圆周设置两个或者多个，滑动气罩套于其外。根据处理气体量的大小，可选用单管结构形式或多管并列结构。文丘里氧化器结构简单，价格低廉，设备投资小；若一级氧化不彻底还可多级组合使用。另外文丘里氧化器可直接作为烟道的一部分以节约空间。
含氮氧化物的尾气在文丘里氧化器中与空气或氧气充分混合，接触氧化。这种方法处理量可达数万甚至数百万立方/小时以上流量的气体。
经氧化后的气体进入吸收设备吸收，形成具有一定经济价值的产品，根据吸收气量及吸收要求的不同，吸收装置可采用直接喷淋式或射流喷淋式，吸收塔可以是各种填料塔，也可以选用空塔。
根据具体情况，设计时氧化单元和吸收单元可以自由组合：氧化困难时可增加氧化单元的数量，吸收不彻底时可增加吸收单元的数量；可以是一级氧化吸收，也可以设计成多级氧化吸收等等。但不管采用何种方式和吸收介质，最后一级必须采用碱液吸收，以在生成可利用的副产物的同时达标排放。本发明实现尾气达标排放的同时，还可根据需要随意调节氮氧化物含量，方法极其简单且高效。
本方法适用于硝酸生产、各种使用硝酸氧化的化工过程、以及其他反应中产生氮氧化物的化工过程，像亚硝酸钠法生产硝基甲烷等尾气的治理等，也可用于烟道气的联合脱硫脱硝。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
1.直接用空气或氧气氧化，不需要催化剂，运行成本低；
2.设备相对简单，操作也简单，基本不需维护，投资小；
3.适用范围宽，治理排放量可高达数百万立方/小时以上，既可用于化工 过程，又可用于烟道气的脱硝处理；
4.产品为硝酸或硝酸盐，有回收价值，经济效益好；
5.净化效率高，尾气中的氮氧化物含量可降至300甚至100mg/Nm3以下，不会产生新的污染。
(四)附图说明
图1为本发明所述的单管结构形式的文丘里氧化器；
图2为本发明所述的多管结构形式的文丘里氧化器。
(五)具体实施方式：
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1：
文丘里氧化器，结构参见图1，包括带进气孔1的文丘里管2，文丘里管外同轴套设有与其密闭连接的套筒3，套筒3上设有进气口4和进气调节机构5。氧化器两端设有连接法兰，进气口4与文丘里管2上的进气孔1对应并均布于套筒3上，进气调节机构5为套设于套筒外壁的滑动气罩。
利用所述的文丘里氧化器进行硝基甲烷尾气的治理：
硫酸二甲酯——亚硝酸钠法硝基甲烷的生产，生产线规模3.5T/批次，原吸收装置为浓氢氧化钠三级喷淋非填料塔吸收。生产时产生大量氧化氮类黄烟，尤其在反应进入高潮的半个小时内，集中排放出大量浓厚的氧化氮类黄烟，吸收液PH＞14仍无法消除。改造后利用上述文丘里氧化器，让含有氮氧化物的气体射流进入文丘里氧化器，与从文丘里管侧壁自吸进入的空气或氧气均匀混合，充分氧化，之后用三级喷淋非填料塔吸收反应后的气体，黄烟有效消除，吸收液PH＜7时，仍无可见黄烟出现。喷淋液为重量百分比浓度为0.5％的NaOH溶液，吸收氧化产物后得硝酸钠。
实施例2：
文丘里氧化器，结构参见图2，文丘里氧化器为多管结构形式，文丘里管部分由三个独立的文丘里管并联组成。其他同实施例1。
利用所述的文丘里氧化器进行硝酸生产中黄烟的消除(实验室模拟)：
实验室模拟硝酸尾气排放，尾气中氮氧化物含量为5000mg/Nm3。采用的处理组合为：氧化→氧化→水吸收→氧化→水吸收→氧化→稀碱吸收，稀碱为重量百分比浓度5％的氨水。稀碱吸收后尾气中氧化氮类的含量低于150mg/Nm3，水吸收部分得到稀硝酸，稀碱吸收部分得到硝酸铵。其中氧化过程为：让尾气通过文丘里氧化器，在文丘里氧化器中与从文丘里氧化器侧壁自吸进入的空气或氧气充分混合氧化，其中一氧化氮被氧化为二氧化氮，经简单吸收即去除。
实施例3：
硝酸氧化法制己酸尾气治理
硝酸氧化制己酸过程中产生大量氧化氮类黄烟，原来采用向尾气中通氧，并用10％的NaOH溶液吸收，仍消除不了黄烟。现尾气采用二级氧化吸收组合，吸收液为重量百分比浓度0.1％的氢氧化钠稀溶液，即：让尾气通过实施例1中的文丘里氧化器，与从文丘里氧化器侧壁自吸进入的空气或氧气均匀混合，充分氧化，然后进行吸收；吸收后的尾气重复上述氧化吸收过程一次；黄烟有效消除，吸收所得产物为硝酸钠。
实施例4：
实验室模拟烟道气脱硝
实验室模拟氨法脱硫后含氮烟道气，气流含氮氧化物量3000mg/Nm3，经三级氧化吸收，即：让尾气通过实施例2中的文丘里氧化器，与从文丘里氧化器侧壁自吸进入的空气或氧气均匀混合，充分氧化，然后用重量百分比浓度0.5％的氨水吸收；吸收后的尾气重复上述氧化吸收过程两次；尾气氮氧化物含量低于200mg/Nm3，脱硝率＞90％。