硝酸工業(yè)含氮氧化物工藝尾氣處理方法

1、精心整理硝酸工業(yè)含氮氧化物工藝尾氣處理方案隨著二十一世紀的到來，“綠色環(huán)保浪潮”已在世界范圍掀起，環(huán)境保護已成為國 際交往與協商的重要議題。成果內容簡介在各種硝酸工業(yè)中會產生大量的含 NOX工藝尾氣，NOX的排空即引起了嚴重的環(huán) 境污染又造成了 NOX資源的浪費。當前對含NOX廢氣的處理方法主要有干法和濕法兩大類， 干法由于不能有效回收氮 氧化物資源，多用于汽車尾氣處理，而很少用于硝酸工業(yè)尾氣治理；濕法一般是將尾氣中的NO首先氧化成活性更高的NO2,然后通過水、或稀酸、堿溶液吸收NOX 由于氮氧化物的吸收過程，在氣相和液相中都存在著數種可逆與不可逆反應，使得 處理難度較大，目前國外一般采用中壓

2、或高壓吸收來實現，但加壓處理除了必然要 對設備提出更高的要求外，操作費用也會隨著壓力的提高而直線上升。本技術采用 填料塔技術在常壓下實現對硝酸酸工業(yè)含 NOX尾氣處理，處理結果完全達到國家環(huán) 保要求。本技術采用多塔串聯處理含氮氧化物硝酸工業(yè)工藝尾氣，其中前部分為水吸收，后 部分采用堿吸收。從硝酸工業(yè)生產工段出來的工藝尾氣，混入一定量的富氧空氣后， 首先進入水吸收塔，一方面氮氧化物迅速被液相吸收形成稀酸，另一方面吸收過程 生成的稀硝酸會對氮氧化物起到氧化作用，提高氮氧化物的氧化度，使其更加利于 吸收。從水洗塔出來的尾氣依次進入堿吸收塔，此時由于氧化度已經很低，有利于 價值較高的亞硝鹽生成。當尾氣

3、從系統(tǒng)出來后，已經達到了國家排放標準的凈化氣 體經過引風機排空。在整個過程中，可以從水洗塔得到稀硝酸，經混入一定比例的 濃硝酸后，可返回生產工段繼續(xù)使用；從堿吸收塔可以得到硝酸鹽和亞硝酸鹽母液，去結晶工段經結晶分離最終得到硝酸鹽、和亞硝酸鹽副產品。既避免了氮氧化物資 源的損失，又減少了氮氧化物對大氣的污染。工業(yè)塔的流程簡圖見圖1,填料塔內充高效規(guī)整填料，型號為 250Y波紋板聚丙烯塑 料填料。由圖可知，由草酸反應釜出來的氮氧化物，通入足量空氣經緩沖罐后，由 防腐風機塔底引入塔內。塔頂的吸收劑自上而下流動，逐步與氣體接觸，進行氣液 反應吸收。在塔底產生的稀硝酸溶液由硝酸循環(huán)泵運送到換熱器中進行換

4、熱，降溫 后的硝酸溶液重新被打入塔頂，在塔底累計達到設計濃度后再進行出料，這樣共經 歷四個類似過程的吸收塔。在進入第五個塔前，需要用捕沫器將霧沫夾帶或是氣流 中的酸霧捕集下來，將這部分液體返回到酸塔底部。穿過捕沫器的氣體再次由底部進入堿吸收塔內，此時塔頂下降的是循環(huán)的堿液，經過三個堿吸收后，氣體由 60米 I I111的煙囪排出。根據國家最新標準，60米煙囪的氮氧化物的排放濃度為w 240ppm,而本裝置的尾氣 為178ppm,已完全符合國家規(guī)定。根據廠方反饋的信息表明在正常操作條件下，不 會出現所謂的“黃龍”現象，而且尾氣達標，吸收塔設備運行可靠，此外每小時可以副產硝酸鈉0.5噸，亞硝酸鈉1

5、.5噸。所有這些指標均顯示本技術已可作為一項成熟技術向外推廣。該項目所實施的研究開發(fā)圓滿地完成了各項指標。經過生產運行實踐考核，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，特別是大幅度地削減氮氧化物排放量，社會效益和經濟效益突出。立項情況化學工業(yè)如何實施減少廢料、防止污染，向“潔凈化工”轉化，已成為社會關注的 焦點。在水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境遭到人類生產活動嚴重破壞的同時，大氣環(huán)境也日趨惡 化，歷史上世界各地曾多次發(fā)生大氣污染公害事件，對人類的生存環(huán)境構成了極大 的威脅。在各種硝酸工業(yè)中會產生大量的含 NOX工藝尾氣，NOX的排空即引起了 嚴重的環(huán)境污染又造成了 NOX資源的浪費。為此，對硝酸工業(yè)工藝尾氣中的 NOX 進行回收利用

6、，既是“潔凈化工”生產的要求，又是廠家降低生產成本，提高產品市場競爭力的必然選擇。草酸作為一種基本的化工原料，在國民生產中具有重要的地位。硝酸氧化法生產草 酸是目前最具有市場競爭力，前景最好的一種方法，但該法的生產過程中，會產生 大量的含氮氧化物尾氣，如不對該部分進行回收利用，在造成環(huán)境污染的同時，也 大大的提高了草酸生產的成本。工業(yè)中，控制氮氧化物的排放的方法一般有干法和濕法兩種，干法一般是將NOX分解或者用還原性氣體對NOX進行選擇性或非選擇性還原，因此，實質上干法并沒有 降低N排放量，此為消極的方法，限制了干法不能大規(guī)模應用在各種硝酸工業(yè)中； 濕法既在特定的工藝條件和特定設備下， 采用一

7、定的吸收劑來吸收處理 NOX是目前11工業(yè)中最常用的方法。但NOX氣體的吸收過程在氣相和液相中都存在數種可逆與不可逆反應，同時，加上 NOX吸收是放熱過程，不利于吸收過程的 3進行，使其處理難度較大，目前國外多采用高壓法來解決此問題。但高壓法必然帶 來較高的能量消耗，和對設備的強度、制造、控制、安全等等提出更高的要求。為 此能在常壓下實現對含 NOX廢氣處理的技術，則必然會受到各個生產廠家的青睞。 本課題正是在上述工業(yè)實際背景下提出的，解決常壓操作，排放達標是本技術要解 決的最重要的兩個問題。目前該技術已完成2萬噸草酸尾氣處理的工業(yè)化裝置。本技術共采用七個填料塔完成對該廢氣的整個處理過程，其中

8、前四塔為水吸收塔，后三塔為堿吸收塔，經過本系統(tǒng)處理的草酸生產過程產生的硝酸尾氣，最終氮氧化物排放濃度小于 200ppm,根 據最新國家標準，60米煙囪的氮氧化物排放濃度為不高于 240ppm,因此，所排尾氣 已完全符合國家標準。評價情況1999年6月至1999年10月天津大學，在湖南省株洲選礦藥劑廠完成了 20000噸/年 氧化法草酸NOX回收裝置的設計、制造、安裝和試車工作，于 1999年11月投入運行，2000年經雙方共同測試，結果表明達到合同規(guī)定的各項經濟技術指標和國家關 于氮氧化物的排放標準。試車成功以來設備運行穩(wěn)定，氮氧化物各項指標完全達標 排放。和同類技術相比，使用該技術硝酸回收率

9、提高1015%。由于常壓操作，與同類中高壓設備相比每年節(jié)能(1000千瓦/時-39千瓦/時)X 7200X0.5元/度=345.96萬元使用該技術每年可以副產硝酸鈉 1000噸，亞硝酸鈉4000噸。每年為企業(yè)新增銷售 收入4000噸X 0.24萬元/噸+ 1000噸X 0.16萬元/噸=1120萬元新增利稅(硝酸鈉成本0.15 萬元/噸，亞硝酸鈉成本 0.14萬元/噸)(0.16 0.15) X 1000+ (0.240.14) X4000 = 410萬元/年11經當地環(huán)境保護部門測試，所排尾氣氮氧化物含量符合國家二級排放標準。平均氮 氧化物排放濃度小于200ppm。2001年12月該項目通過

10、了天津市科委主持的科技成果鑒定，鑒定會專家一致評價認為，綜合各項指標均達到高水平，該項技術屬國際先進水平。4 .應用情況該項目由湖南株洲選礦藥劑廠提出，天津大學、株洲選礦藥劑廠與安徽省蕪湖市大 江化工經濟技術開發(fā)研究所合作共同完成。1998年10至1998年底首先在河北省唐山市石城化工廠 3000噸/年氧化法草酸生產 裝置上實現工業(yè)化，運行結果表明達到設計要求和國家關于氮氧化物的排放標準。1999年6月至1999年10月天津大學與大江研究所合作，在湖南省株洲選礦藥劑廠 完成了 20000噸/年氧化法草酸NOX回收裝置的設計、制造、安裝和試車工作，于 1999年11月投入運行，2000年經雙方共

11、同測試，結果表明達到合同規(guī)定的各項經 濟技術指標和國家關于氮氧化物的排放標準。從工業(yè)裝置的運行情況來看，本技術同目前同類的其他的技術相比，1、在同等達標的條件下，比中高、壓法脫氮操作費用低，以 2萬噸草酸生產為例，如用高壓法， 由于系統(tǒng)加壓引起動力消耗大約為 1000千瓦/小時，而本技術僅用一 39千瓦/小時引 風機即可；動力消耗每年減少近 300萬元。2、與其他低壓法脫氮技術相比，本技術 易實現達標，而其他技術如噴射吸收等難以有較高的氮氧化物脫除率。推廣的目的 和意義含NOX尾氣排放是目前造成大氣污染的重要原因之一，大氣中的光化學煙霧基本上來自氮氧化物與炫類之間的光化學作用。NOX廢氣不但造

12、成酸雨、酸霧，還能破壞臭氧層，給自然環(huán)境和人類生產、生活帶來嚴重危害。因此，氣體氮氧化物的吸收 是環(huán)境治理和各種硝酸工業(yè)生產中的重要組成部分，這既是實現我國經濟可持續(xù)發(fā) 11展的需要、也是為了人類自身健康的需要。目前，我國很多省市都已出臺了，含氮 尾氣的達標排放作為硝酸工業(yè)投產運行首要條件的產業(yè)政策。為此本技術的成功實 施首先急各硝酸工業(yè)生產廠家之所需，使得生產得以正常進行。本技術實現了在常壓下通過填料塔技術處理硝酸工業(yè)工藝尾氣，處理結果可以完全 達到國家環(huán)保標準，這為各個生產廠家節(jié)省了大量的操作費用。本技術在減少氮氧 化物污染的同時，還可以回收NOX資源，得到稀硝酸和硝酸鹽、亞硝酸鹽等副產品

13、， 這對生產廠家降低生產成本，增收節(jié)支是很重要的。綜合上述可以看出本技術的成功實施具有重要經濟及社會效益。5 .推廣的主要技術內容本技術采用天津大學具有新型塔內件的高效規(guī)整填料塔技術，大幅度的提高塔的處理能力和吸收效率，降低了設備投資，使吸收過程得以順利實現；實現了常壓下，采用七塔串聯處理含氮氧化物硝酸工業(yè)工藝尾氣，排放達到國標；整個工藝前部分 采用水吸收后部分采用堿吸收，水吸收過程生成的稀硝酸會對氮氧化物起到氧化作 用，提高氮氧化物的氧化度，使其更加利于吸收。從堿吸收塔可以得到硝酸鹽和亞硝酸鹽母液，去結晶工段經結晶分離最終得到硝酸鹽、和亞硝酸鹽副產品；該項目 實施過程中采用先進的設計理念和計

14、算方法，經實際驗證符合實際；所用設備采用 梢式液體分布器和雙環(huán)旋流氣體分布裝置，同時考慮氣體和液體分布，使吸收塔保 持大通量和高效率。運用本技術由酸塔回收所得的硝酸濃度最大可達54.6%,由堿塔所得到的亞硝酸鈉與硝酸鈉比例可達 8: 1。實施該項目的基礎條件該項目屬于環(huán)境保護領域的高新技術，項目最初應用于處理硝酸氧化法生產草酸過 程中所產生的尾氣。擔實際上該技術可廣泛用于各種硝酸工業(yè)含氮氧化物的尾氣處理問題。不需要特殊的實施基礎條件。國內外市場前景本技術首先在最大程度上利用了天津大學的先進的高效填料塔及塔內件技術，優(yōu)良 的設備為該技術的順利實施提供了前提。本技術是在常壓下實現的，這是本技術的

15、Z| .)11重要特點，常壓操作不僅為廠家大幅減少了能耗，而且，由于常壓操作對設備強度 等要求不高，因此可以在一定程度上降低投資成本。本技術采用多塔串聯處理含氮 氧化物硝酸工業(yè)工藝尾氣，其中前部分為水吸收，后部分采用堿吸收。從硝酸工業(yè) 生產工段出來的工藝尾氣，混入一定量的富氧空氣后，首先進入水吸收塔，一方面 氮氧化物迅速被液相吸收形成稀酸，另一方面吸收過程生成的稀硝酸會對氮氧化物起到氧化作用，提高氮氧化物的氧化度，使其更加利于吸收。從水洗塔出來的尾氣 I依次進入堿吸收塔，此時由于氧化度已經很低，有利于價值較高的亞硝鹽生成。當 尾氣從系統(tǒng)出來后，已經達到了國家排放標準的凈化氣體經過引風機排空。在整個 過程中，可以從水洗塔得到稀硝酸，經混入一定比例的濃硝酸后，可返回生產工段繼續(xù)使用；從堿吸收塔可以得到硝酸鹽和亞硝 6鹽母液，去結晶工段經結晶分離最終得到硝酸鹽、和亞硝酸鹽副產品。既避免了氮氧化物資源的損失，又減少了氮氧化物對大氣的污染。本技術可為20000噸/年氧化 法草酸生產廠家每年創(chuàng)利稅700多萬元，其中由于采用常壓操作僅此一項便可為廠家節(jié)省耗電340萬元；利用本技術堿吸收過程所得的副產品亞硝酸鈉與硝酸鈉