正版 液体推进剂污染治理及泄漏防控技术 侯瑞琴 化学工业出版社

《液体剂污染治理及泄漏防控技术》编者针对航天发射场液体剂的环境污染治理和泄漏应急防控需求，开展了的研究工作，构建了液体剂的环境保障技术体系，研制了系列装置，研究成果应用于航天发射场和剂生产企业，取得了很好的军事效益和环境效益，为航天发射活动提供了重要的环境保障。

《液体剂污染治理及泄漏防控技术》介绍了航天发射场液体剂的环境污染控制及泄漏应急处置技术。第1章介绍了液体剂的定义、分类、污染来源及其危害、常用的卫生环境质量标准；第2章介绍了剂污染物的常用监测技术；第3章介绍了剂的废气处理技术；第4章介绍了剂废液回收资源化利用及化处理技术；第5章介绍了剂废水污染处理技术；第6章介绍了剂泄漏污染物扩散模拟评估技术；第7章介绍了剂泄漏的粉剂处置技术及其装置；第8章介绍了液氢剂的泄漏防控技术；附录1是常用剂的物理化学质；附录2是剂水污染物排放标准。

本书涵盖了航天发射场液体剂废弃物的资源化、污染物的环境监测、废气废液废水污染物的化处理、泄漏模拟评估及粉剂处置技术，既有理论研究，又有工程应用。

本书适用于从事液体剂研究、生产、运输和使用的管理及其科研技术人员，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

侯瑞琴，63921部队，研究员，1989年毕业于清华大学化学工程专业，从事航天发射液体剂环境保障技术研究，发明了系列技术及装备用于液体剂废气废液废水污染治理和防控中，获国家科步一次，军队及环保部科4次，获国家发明专利14项，发表学术论文数十篇，参加编写学术著作5部，荣立二一次，2018年获批军队拔尖人才。

第1章 概论 001

1.1 液体剂定义 001

1.2 液体剂分类及质 001

1.2.1 液体剂的分类 001

1.2.2 硝基氧化剂类剂 003

1.2.3 三肼及单推-3剂 005

1.2.4 液氢剂 005

1.2.5 液氧剂 007

1.2.6 烃类燃料剂 008

1.3 液体剂的环境污染及危害 010

1.3.1 液体剂的污染来源 010

1.3.2 液体剂的泄漏危害 012

1.3.3 肼类剂的毒及危害 013

1.3.4 硝基氧化剂类剂的毒及危害 015

1.4 液体剂污染治理对策及标准规范 017

1.4.1 清洁生产 017

1.4.2 污染物分类处置 018

1.4.3 环境质量卫生标准和污染物排放标准 019

参考文献 021



第2章 液体剂环境污染监测技术 022

2.1 液体剂气体污染监测技术 022

2.1.1 剂气体污染物监测指标 022

2.1.2 剂气体污染监测的模式 023

2.1.3 剂气体监测的点位布设 023

2.1.4 剂气体污染物常用检测技术 023

2.1.5 空气中剂污染检测方法 033

2.1.6 基于气体检测仪的区域监测及定位系统 044

2.2 液体剂水污染监测技术 046

2.2.1 剂水污染物监测指标 046

2.2.2 剂水污染监测模式 046

2.2.3 剂水污染监测点位布设 046

2.2.4 剂水污染检测方法 047

2.3 航天发射场剂污染监测技术展望 056

参考文献 057



第3章 液体剂废气处理技术 059

3.1 液体剂废气来源 059

3.2 吸收技术处理剂废气 061

3.2.1　气体吸收处理的一般设计选型原则 061

3.2.2　吸收法处理肼类剂废气 062

3.2.3　溶液吸收法处理二氧化氮废气 065

3.3 吸附法处理剂废气 070

3.3.1　吸附原理及常用吸附剂 070

3.3.2　活炭吸附处理肼类剂废气 072

3.3.3　活炭吸附处理氧化剂废气 073

3.4 等离子体技术处理剂废气 074

3.4.1　等离子体技术处理废气原理 074

3.4.2　等离子体光催化氧化处理剂废气 075

3.5 剂废气的燃烧处理技术 076

3.5.1　热力燃烧法处理剂废气 076

3.5.2　热力燃烧处理剂废气工艺设计 077

3.5.3　热力燃烧处理剂废气工程应用 081

3.5.4　低温催化燃烧处理剂废气 084

3.6 催化氧化/催化还原技术处理剂废气 088

3.6.1　空气催化氧化处理肼类废气 088

3.6.2　TiO2光催化氧化处理剂气体 089

3.6.3　氨催化还原处理二氧化氮气体 090

3.6.4　活炭催化还原处理二氧化氮气体 091

3.7 生物法处理剂废气 093

3.7.1　生物法处理废气的原理 093

3.7.2　生物法处理氮氧化物废气 094

3.8 四氧化二氮废气冷凝回收利用技术 095

3.8.1　四氧化二氮废气冷凝回收理论计算 095

3.8.2　四氧化二氮废气冷凝回收工艺实验室小试 097

3.8.3　四氧化二氮废气冷凝回收工程装置及运行结果 098

3.8.4　四氧化二氮废气冷凝回收工艺尾气处理及其技术经济 103

3.9 剂废气处理技术展望 104

参考文献 105



第4章 液体剂废液回收再利用及化处理技术 106

4.1 液体剂废液来源及污染 106

4.2 液体剂废液回收再利用技术 109

4.2.1　剂氧化剂回收利用技术 109

4.2.2　剂肼类废液回收利用技术 114

4.2.3　低温剂回收利用技术 117

4.3 液体剂废液热力燃烧处理技术 119

4.3.1　剂废液燃烧处理原理 120

4.3.2　燃烧炉形式的选择 122

4.3.3　废液燃烧处理试验研究 123

4.3.4 废液燃烧处理设备设计 130

4.3.5 废液燃烧处理设备运行 134

4.4 液体剂废液超临界水氧化处理技术 135

4.4.1 超临界水技术概述 135

4.4.2 超临界水处理偏二甲肼废液技术 139

4.5 硝基氧化剂废液吸收处理技术 147

4.5.1 工艺原理 147

4.5.2 工艺流程 147

4.5.3 工艺计算 148

4.5.4 主要设备 149

4.6 剂废液处理技术展望 149

参考文献 150



第5章 液体剂废水处理技术 153

5.1 液体剂废水污染来源 153

5.2 酸碱中和处理氧化剂废水 155

5.2.1 碳酸钠中和红烟硝酸废水 155

5.2.2 碱中和四氧化二氮废水 157

5.3 吸附处理剂废水 157

5.3.1 吸附处理剂废水机理 157

5.3.2 活炭吸附处理偏二甲肼废水 159

5.3.3 凹凸棒粉剂吸附处理偏二甲肼废水 168

5.3.4 沸石及其改材料处理偏二甲肼废水 170

5.4 氯化氧化法处理剂废水 171

5.4.1 常用的含氯氧化剂 171

5.4.2 次氯酸钠氧化处理偏二甲肼废水 172

5.4.3 二氧化氯氧化处理偏二甲肼废水 173

5.5 臭氧氧化法处理剂废水 174

5.5.1 臭氧及其特 174

5.5.2 臭氧氧化处理肼类废水作用机理 177

5.5.3 光催化氧化处理有机物机理 182

5.5.4 臭氧-紫外线催化氧化处理肼类废水研究 186

5.5.5 臭氧-紫外线催化氧化处理偏二甲肼废水工程应用 192

5.5.6 臭氧-紫外线催化氧化处理偏二甲肼废水排水的水生物毒试验 194

5.5.7 臭氧-紫外线催化氧化处理单推-3废水工程应用 195

5.6 湿式催化氧化法处理剂废水 198

5.6.1 湿式空气催化氧化处理偏二甲肼废水工艺 198

5.6.2 湿式空气催化氧化处理偏二甲肼废水影响因素 199

5.7 Fenton试剂法处理剂废水 202

5.7.1 Fenton试剂法处理废水基础理论 202

5.7.2 Fenton试剂法处理偏二甲肼废水 206

5.8 H2O2/UV/O3联合氧化法处理剂废水 208

5.8.1 工艺流程 209

5.8.2 影响因素正交试验 210

5.8.3 不同工艺组合优化 210

5.8.4 H2O2预处理的影响 211

5.8.5 紫外灯的影响 214

5.8.6 臭氧投加剂量的影响 215

5.8.7 氧化中间产物的降解效果及分析 216

5.8.8 力学分析 217

5.9 剂废水处理技术小结 217

参考文献 219



第6章 液体剂泄漏危害及模拟 221

6.1 液体剂泄漏原因及危害 222

6.1.1 剂使用流程 222

6.1.2 剂泄漏主要原因 222

6.1.3 剂泄漏危害 224

6.2 剂泄漏过程传质分析与模拟 225

6.2.1 液体剂的泄漏物理过程 225

6.2.2 液体剂泄漏传质分析与模拟 226

6.2.3 液体剂的泄漏汽化模拟 229

6.2.4 剂气态污染物的扩散传质与模拟 231

6.2.5 泄漏模型试验验证 237

6.2.6 主要结论 238

6.3 剂泄漏模拟小结 238

参考文献 239



第7章 液体剂泄漏处理粉剂及装置 240

7.1 粉剂处理N2O4泄漏理论基础 240

7.1.1 N2O4泄漏专用处理粉剂筛选 240

7.1.2 粉剂处理泄漏的化学反应可行 242

7.1.3 处理粉剂的结构能要求 243

7.2 处理N2O4泄漏专用粉剂制备 246

7.2.1 剂污染物吸附剂制备方法 246

7.2.2 吸附剂表征方法 247

7.2.3 CaO消化法制备Ca(OH 2吸附剂及表征 248

7.2.4 均相沉淀法制备Ca(OH 2吸附剂及表征 253

7.2.5 吸附剂对氮氧化物吸附能比较 256

7.3 N2O4处理粉剂及专用装置 258

7.3.1 处理粉剂的技术能要求 258

7.3.2 专用处理装置 260

7.3.3 处理粉剂及装置技术能评估 261

7.3.4 处理装置的现场评估 265

7.4 处理偏二甲肼泄漏粉剂 267

7.4.1 粉剂处理偏二甲肼泄漏理论基础 268

7.4.2 粉剂处理偏二甲肼泄漏初步筛选试验 273

7.4.3 粉剂处理偏二甲肼泄漏挥发气体定量试验 275

7.4.4 粉剂处理偏二甲肼泄漏液体定量试验 277

7.4.5 偏二甲肼泄漏处理粉剂能及评估 278

7.5 剂泄漏分类及综合处理技术 280

7.5.1 泄漏分类 280

7.5.2 剂泄漏综合处置技术 281

7.6 剂泄漏处理小结 284

参考文献 285



第8章 低温剂泄漏及防控 287

8.1 液氢/液氧剂的能 287

8.1.1 冻伤窒息危害 288

8.1.2 氢的危险 288

8.1.3 氧的危险 289

8.2 氢系统泄漏故障原因及危害 289

8.2.1 氢系统故障的主要形式 289

8.2.2 氢泄漏的危害 291

8.2.3 氢泄漏着火处理 295

8.3 氢泄漏评估 295

8.3.1 液氢溢出实验及分析 296

8.3.2 氢与空气/氧发生爆燃的计算 297

8.3.3 氢气与空气/氧混合发生爆炸的计算 298

8.3.4 氢泄漏扩散状态评估 299

8.3.5 液氢泄漏扩散数值模拟 300

8.4 氢排放的环境处理 304

8.4.1 氢高空排放 305

8.4.2 火炬燃烧处理排放氢气 307

8.4.3 燃烧池燃烧处理排放氢气 308

参考文献 310



附录1 常用液体剂物理化学质 311



附录2 剂水污染物排放标准 313

液体剂是液体火箭发动机的动力源泉，是将空间飞行器推送太空的高能物质，是目前世界各航天大国主用剂。液体剂生产、运输、使用过程的环境保障是航天发射任务顺利实施的前提。
液体剂主括四氧化二氮（N2O4）、红烟硝酸等硝基氧化剂，偏二甲肼（UDMH）、（HZ）、（MHZ）、单推-3 等肼类和液氢、液氧、煤油等低污染剂，这些剂在生产、运输、贮存和使用过程中的主要环境问括泄漏事故和废气、废液、废水等污染问题。液体火箭剂泄漏的主要危害是人员伤亡、财产损失、发射失败和对周边生态环境的污染。
笔者针对航天发射场液体剂的环境污染治理和泄漏应急防控需求，开展了的研究工作，构建了液体剂的环境保障技术体系，研制了系列装置，研究成果应用于航天发射场和剂生产企业，取得了很好的社会效益和环境效益，为航天发射活动提供了重要的环境保障。
本书主要内括：液体剂的污染监测技术；剂废液的回收利用技术；剂的废水、废气、废液污染治理技术；剂泄漏及污染扩散模拟评估；硝基氧化剂和肼类泄漏粉剂处置技术及装置；液氢剂的泄漏评估及防控。附录中列出了我国常用液体剂的物理化学质、污染物排放标准等。
本书是编者团队多年的研究成果和实践经验集成，具有以下特点：
1．系统。分析了航天发射场液体剂污染物产生原因，系统提出了剂环境污染监测、废弃物资源综合利用、污染治理及剂泄漏应急处理技术，覆盖了剂的废气、废液、废水等污染要素。
2．实用强。针对每一种污染物，分析了资源回收综合利用的可行和污染物危害机理，在污染物化治理技术研究基础上行了工程化应用，有工程应用案例，可推广应用于类似工业污染监测和治理中。
3．图文并茂，条理清晰。本书附有多种工艺流程图和工程设备图。
本书由航天低温剂技术国家实验室侯瑞琴研究员负体技术策划并担任主编，第2章液体剂环境污染监测技术由马文、曹晔、侯瑞琴编写，张立清研究员、方小军和徐泽龙工程师编写了第3 章、第4 章、第5 章部分章节内容，第8 章由陈虹研究员编写，李慧君完成了附录部分的编写，其余章节由侯瑞琴编写。张统研究员、张光友研究员负责全书的审核。
书中不妥之处，敬请批评指正！

编者
2021 年6 月