本發(fā)明屬于常規(guī)液體推進劑廢液處理領域，尤其涉及一種四氧化二氮廢液處理裝置及其廢液處理方法。

背景技術：

四氧化二氮作為常規(guī)液體推進劑在航天和軍事領域中具有廣泛的應用。在航天發(fā)射場發(fā)射、發(fā)動機地面試車、推進劑的轉加注和取樣分析化驗等過程中都會產(chǎn)生一定量的廢液。如果廢液隨意排放或任意處理將對周圍大氣、農(nóng)作物、土壤及地表水會造成危害。更嚴重的是，由于目前沒有行之有效的處理方法，四氧化二氮廢液存放數(shù)量逐漸增加，推進劑貯罐一旦發(fā)生泄漏，還可能導致爆炸，造成人員傷亡、財產(chǎn)損失甚至嚴重的生態(tài)災難。

目前處理四氧化二氮廢液的方法主要有酸堿中和法、物理吸附法和催化還原法。酸堿中和法的缺點是反應劇烈，放熱量大，易造成二次污染且存在操作的安全風險，僅適用于少量四氧化二氮廢液的處理；物理吸附法的缺點是成本較高、處理量小和處理效率低；催化還原法的缺點是處理周期長、成本高，難以廣泛應用。

因此，急需一種安全、高效、節(jié)能、環(huán)保的處理大量四氧化二氮廢液的裝置和方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種四氧化二氮廢液的處理裝置和方法，通過簡單、安全、易操作的處理裝置完成大量廢液處理過程，且不造成二次污染。

本發(fā)明所述四氧化二氮廢液處理裝置包括四氧化二氮貯罐、鼓風機、高效混合器、接收池、離心泵、吸收塔。所述四氧化二氮貯罐設有氣路口和液路口，通過在氣路口進行氮氣加壓，將四氧化二氮廢液從液路口擠壓至所述吸收塔；所述高效混合器具有氣、液高效混合功能，出口處設有霧化噴嘴將四氧化二氮廢液霧化，提高水吸收反應效率；所述接收池設有排液口，用于排放處理產(chǎn)物硝酸；所述離心泵具有耐酸腐蝕性能；所述吸收塔頂部設有排氣口，用于監(jiān)測四氧化二氮廢液吸收尾氣中氮氧化物濃度，塔內(nèi)擺放階梯環(huán)規(guī)整填料。所述裝置所有與四氧化二氮接觸的材料均與其一級相容。

本發(fā)明的反應原理如下：

四氧化二氮被水吸收生成硝酸和亞硝酸，其中亞硝酸不穩(wěn)定會分解成硝酸和一氧化氮，一氧化氮被空氣中的氧氣氧化為二氧化氮，二氧化氮被水吸收形成硝酸，具體過程反應式如下：

N₂O₄+H₂O→HNO₃+HNO₂ (1)

HNO₂→HNO₃+NO+H₂O (2)

NO+O₂→NO₂ (3)

NO₂→N₂O₄ (4)

N₂O₄+H₂O→HNO₃+HNO₂ (5)

HNO₂→HNO₃+NO+H₂O (6)

NO+O₂→NO₂ (7)

NO₂→N₂O₄ (8)

……

四氧化二氮廢液易發(fā)生分解氣化，在吸收塔進樣口處安裝高效混合器，使四氧化二氮以細小霧狀進入吸收塔中，與噴淋的水滴充分接觸反應。通過檢測排氣口處尾氣中氮氧化物濃度和接收池中硝酸濃度確定處理過程的效果，從而確定四氧化二氮廢液的初始進樣量和過程進樣量。

亞硝酸會分解出不被水吸收的一氧化氮，導致水吸收處理無法繼續(xù)下去，直接排放又造成二次污染。需要進一步處理吸收池中的溶液。在進液口出安裝鼓風機，停止進樣后，向吸收塔內(nèi)通入大量的空氣，利用其提供過量的氧氣，將一氧化氮氧化為二氧化氮，這個過程也會促進亞硝酸分解，直至亞硝酸全部分解為一氧化氮并被氧氣氧化。

水吸收四氧化二氮生成硝酸的反應具有吸收極限，在處理過程中取吸收池溶液樣品進行分析化驗，得到硝酸溶液濃度限值為40％。在硝酸濃度達到限值時停止向吸收塔加入四氧化二氮廢液，鼓風機保持在工作狀態(tài)，每隔1小時對吸收池內(nèi)溶液取樣分析，檢測亞硝酸含量，得到鼓風8小時后亞硝酸完全分解。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種四氧化二氮廢液處理方法，所述處理方法包括以下步驟：

步驟一：將四氧化二氮廢液貯罐的液路口與廢液處理裝置連接，向接收池中加入蒸餾水，打開隔膜泵噴淋蒸餾水；

步驟二：使用氮氣對貯罐加壓，使四氧化二氮廢液進入吸收塔，蒸餾水吸收四氧化二氮形成硝酸溶液。

步驟三：打開鼓風機，向吸收塔中通入空氣，將生成的一氧化氮氧化為二氧化氮，使其繼續(xù)被水吸收形成硝酸溶液；

步驟四：取樣分析接收池中硝酸濃度和亞硝酸含量，若硝酸濃度達到40％左右時停止進樣；

步驟五：停止進樣后繼續(xù)通入空氣，將亞硝酸分解出的一氧化氮氧化，連續(xù)鼓風8小時。

步驟六：處理結束后，將接收池中的硝酸溶液用專用塑料桶收集，密封保存，進一步用于推進劑貯罐清洗作業(yè)或中和含堿廢水。

本發(fā)明具有轉化率高、選擇性好、處理成本低、環(huán)境友好和安全性可靠的優(yōu)點，本發(fā)明同樣適用于其它硝基氧化劑廢液的處理，填補了液體氧化劑廢液濕法處理的空白。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的四氧化二氮廢液處理裝置的結構示意圖；

其中，1、廢液貯罐 2、鼓風機 3、接收池 4、吸收塔 5、隔膜泵

6、高效混合器 7、排氣口

具體實施方式

以下通過實施例形式對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明上述內(nèi)容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。

根據(jù)裝置圖，用氮氣增壓廢液貯罐1，使廢液以一定流速進入吸收塔4內(nèi)，經(jīng)過高效混合器7使鼓風機2提供的空氣與廢液充分混合并霧化，打開隔膜泵5噴淋蒸餾水，，水吸收反應完成后接收池3內(nèi)得到含有亞硝酸的硝酸溶液，繼續(xù)使用鼓風機向吸收塔6內(nèi)提供過量的壓縮空氣，將吸收反應釋放的一氧化氮繼續(xù)氧化為二氧化氮并被水吸收。

實施例：打開四氧化二氮廢液液路閥門，以30kg/h進樣，打開隔膜泵噴淋吸收水，吸收四氧化二氮形成硝酸溶液，持續(xù)監(jiān)測排氣口處尾氣濃度，始終小于1.5ppm，每吸收1小時取吸收池溶液化驗硝酸和亞硝酸含量，吸收反應持續(xù)進行12h后，硝酸溶液濃度達到40％，停止進樣。此時吸收池溶液中含有8％～12％的亞硝酸，亞硝酸不穩(wěn)定分解出一氧化氮，繼續(xù)使用鼓風機向吸收塔內(nèi)部提供過量的空氣，過量的氧氣將一氧化氮氧化為二氧化氮，同時會促進亞硝酸向分解反應方向進行，如此連續(xù)氧化吸收8小時后，取樣檢測吸收池溶液中已不含亞硝酸。最終形成濃度為40％的硝酸溶液，轉化率高達99.5％。