CN101244364B - 氮氧化物废气负压碱液吸收工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，属于环保、减排节能技术领域。它是将硝化反应所产生NOX气体在真空力的作用下，朝一个方向流动，即气体→冷凝器→接收罐→一级吸收罐→二级吸收罐→三级碱液池，蒸发的硝酸通过冷凝器被冷凝由气体变为液体入接收罐储存，不能冷凝的NOX气体进入负压吸收工段；整个工序过程串联全封闭，无泄漏，三级吸收能保证尾气NOX气体完全被吸收而不扩散至大气中污染环境，实现零排放。
Description
技术领域
本发明涉及氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，属于环保、减排节能技术领域。
背景技术
目前，有色金属铋盐深加工中，由于硝化反应合成过程产生大量的含有高浓度氮氧化物的废气(主要是NO和NO2，统称NOX)，排放在空气里会形成黄色或褐色的烟雾，俗称“黄龙”。这种硝烟气体相对于含有少量氮氧化物的普通烟气，其危害程度更大，N0X废气不但造成酸雨、酸雾，还能破坏臭氧层，除对附近居民身心造成直接伤害外，还对周围环境造成相当严重的破坏。是目前造成大气污染的重要污染源之一。因此，对硝化反应合成器所产生NOX的环境治理是有色金属铋盐深加工的重要组成部分，这既是实现我国经济可持续发展的需要、也是为了人类自身健康的需要。为了让天更蓝，水更清，让我们生活的环境更加美丽，我国很多省市都已出台要求将含氮氧化物的尾气达标排放作为有色金属铋盐深加工工业投产运行首要条件的产业政策。
当前对含NOX废气的处理方法主要有干法和湿法两大类：
干法处理技术包括催化还原法、吸附法与电子线照射法等。催化还原法是在催化剂作用下，利用还原剂将硝化反应合成器所产生NOX还原为无害的氮气，这种方法多用在锅炉烟气治理上，其催化温度一般需要300℃以上，在治理过程中还能够回收部分热能，但投资和远行费用较高，因而难以在中小企业中普及，如中国专利99126262.X公开的“一种处理高浓度二氧化氮废气的方法及其设备”即是采用将液化气与含二氧化氮的气体在专用焚烧炉内进行焚烧的方法。电子 射线法是采用电子线照射燃烧NOX尾气，使NOX与固体微粒子形成酸雾混合物，再用电吸尘器的方法将其分离，该法目前多用于汽车尾气处理，而很少用于硝酸工业尾气治理。
用湿法处理NOX气体的方法很多，归纳起来可分为三类，主要有酸性溶液吸收法，水吸收法，碱性溶液吸收法。酸性溶液吸收法系采用稀硝酸作吸收NOX气体的溶液，具有回收硝酸进行再利用的经济价值。由于NOX的化学属性，用稀硝酸吸收NOX气体过程中有如下化学反应：
3NO2+H2O＝2HNO3+NO
2NO2+H2O＝HNO3+HNO2
3HNO2＝HNO3+H2O+2NO
2HNO3+NO＝3NO2+H2O
2NO+O2＝2NO2
化学反应式说明了在NOX吸收过程中，总是会有NO排出，因而需要进行多级循环吸收，这样就造成吸收设备较多，动力消耗较大，尾气也难以达到国家规定的排放标准。因此用稀硝酸吸收NOX的方法虽然很早就为人们所熟知，但却未能解决上述存在的问题。
水吸收法主要采用多级塔处理，申请号200610039814.1公开的“一种工业过程氮氧化物(NOx)废气治理及资源”是将含NOX的废气与空气按比例混合后，进入多级塔串联吸收，吸收及反应后产生的低浓度的硝酸再用增浓塔进行漂白、脱水排出，增浓塔蒸出的水或稀酸作为吸收剂从多级塔的尾塔逆流进入吸收。这种以水为吸收介质常压多级循环吸收尾气中氮氧化物的方法。吸收速度和效率显然不如酸性溶液吸收法，其实际效果有待考证。
碱性溶液吸收法一般是使用NaOH溶液来吸收处理硝化反应器所产生NOX气体，参照附图1，硝化反应器1所产生NOX气体在引风机2的作用下依次进入淋 洗塔3、湍球塔4，碱液输送泵5、6，从碱液池7中将NaOH溶液分别泵入淋洗塔3、湍球塔4顶部喷淋而下，与自下而上的NOX气体逆流接触反应；其优点是：吸收速率快，排放容易达标，系统处在开放状态下，可在常压下进行。但湍球塔4气流阻力大，对引风机2、碱液输送泵5、6等设备提出了更高的要求，其运行功率达105千瓦，能耗也会随着处理量的提高而直线上升。另外，吸收所生成的盐类产品价值低，如亚硝酸钠综合回收只能达到30～40％。综合回收利用差。同时增加的碱液系统通常带有腐蚀性，其存放、输送成本高，操作不慎容易造成二次污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，所使用的吸收设备少，能耗低，能保证含N0X的废气全部进行回收资源化，回收96％以上的亚硝酸钠，供工业品售出。同时整个工艺流程中不产生废水废气等二次污染源。
本发明的基本思路是：将硝化反应器所产生的蒸发硝酸、NOX废气，通过冷凝回收硝酸，用氢氧化钠作吸收剂，循环利用蒸发分馏水份作补充的溶剂，使用三级密封负压吸收NOX废气，用蒸汽加热，真空浓缩回收亚硝酸钠。
上述工艺的技术路线是：硝化反应所产生NOX气体在真空力的作用下，朝一个方向流动，即气体→冷凝器→接收罐→一级吸收罐→二级吸收罐→三级碱液池，蒸发的硝酸通过冷凝器被冷凝由气体变为液体入接收罐储存，不能冷凝的NOX气体进入负压吸收工段；整个工序过程串联全封闭，无泄漏，三级吸收能保证尾气NOX气体完全被吸收而不扩散至大气中污染环境。
本发明所采用的技术方案是：一种氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，它主要由冷凝回收工段、负压吸收工段和综合回收工段组合所构成；其工艺流程如下：
a冷凝回收工段采用第一冷凝器，将硝化反应器反应热所蒸发的硝酸和硝化反应所产生NOX气体进行冷凝，蒸发的硝酸被冷凝成稀硝酸进入接收罐回收；控制第一冷凝器进口温度80～90℃，出口温度≤40℃，压力-0.05到-0.1Mpa；上述接收罐所回收的稀硝酸返回硝化反应器中；不能冷凝的NOX气体进入负压吸收工段；
b负压吸收工段采用两级吸收罐和一级碱液池相互全封闭串联；从a步工序接收罐排出的含NOX废气，进入第一级吸收罐的罐底，第一级吸收罐中有浓度20～30％的NaOH溶液，在5～30℃温度下，NOX气体在不断循环的NaOH溶液中经气-液接触反应，大部分被吸收生成主成分亚硝酸钠；没有被吸收的少量NOX尾气体从第一级吸收罐顶排出进入第二级吸收罐的罐底，第二级吸收罐中也有浓度20～30％的NaOH溶液，和第一级吸收一样，上述NOX尾气体经第二级进一步吸收，最后还有没被完全吸收的NOX余气体排出到第三级带真空泵的碱液池中，碱液池内有浓度10～20％且不断循环的NaOH；所有的NOX尾气体在这里完全被吸收；当上述两级吸收罐、碱液池中的碱液循环使用至含50～60％亚硝酸钠浓度后，将该含有主成分亚硝酸钠的碱液导入综合回收工段；
c、综合回收工段是将b步工序的亚硝酸钠导入不锈钢浓缩釜进行脱水，含50～60％亚硝酸钠的碱液泵入不锈钢浓缩釜中，利用蒸汽加热，真空浓缩，蒸发分馏水份，蒸发水份又通过第二冷凝器回收分别返回b步工序的两级吸收罐和一级碱液池中；含量96％以上的亚硝酸钠从不锈钢浓缩釜底排出回收，作为工业品售出。
与现有技术相比较，本发明专利具有以下优点：①系统中采用冷凝器回收稀酸，降低了酸耗。②系统中采用三级吸收，尾气中NOX全部被回收并被再生资源化，可回收96％以上的亚硝酸钠，变有害为无害。无废气排放。③系统中采用了不锈钢浓缩釜脱盐，回收亚硝酸钠，蒸发水份可返回三级回收工段循环使用， 无废水排放，不产生二次废酸、废水，绿色环保。④废气治理效果好，吸收系统采用闭路，能耗低，流速慢，实现零排放。
本发明的主要技术经济指标：
废气处理效果好，氮氧化合物吸收率100％，每年减少氮氧化合物排放150吨，回收亚硝酸钠430多吨，为企业增加销售收入400多万元。酸利用率高，每年回收利用硝酸100多吨，为企业节省费用30多万元。系统运行能耗低，运行功率7.5kw，每年为企业节省电能50多万千瓦时。系统采用闭路循环，开路回收亚硝酸钠无废水排放，每年可为企业节省水上千吨，减少废水排放500多吨。
附图说明
图1为现有技术的的流程示意图。
图2为本发明的现有技术的的流程示意图。
具体实施方式
以下是参考附图1对本发明实施方案的解释描述，但必须知道，该实施方案不能用来构成对本发明的限制。
本实施方案是：一种氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，它主要由冷凝回收工段、负压吸收工段和综合回收工段组合所构成；其工艺流程如下：
a冷凝回收工段采用冷凝器8，将硝化反应器1反应热所蒸发的硝酸和硝化反应所产生NOX气体进行冷凝，蒸发的硝酸被冷凝成稀硝酸进入接收罐9回收；控制冷凝器进口温度80～90℃，出口温度≤40℃，压力负0.05～0.1MPa；上述接收罐9所回收的稀硝酸返回硝化反应器1中，以补充硝化反应器1的酸耗；不能冷凝的N0X气体进入负压吸收工段；
b负压吸收工段采用第一级吸收罐10、第二级吸收罐11和第三级碱液池12相互全封闭串联；从a步工序接收罐9排出的含NOX废气，进入第一级吸收罐10的罐底，第一级吸收罐10中有浓度20～30％的NaOH溶液，在5～30℃温度下，N0X气体在不断循环的NaOH溶液中经气一液接触反应，大部分被吸收生成主成分亚硝酸钠；没有被吸收的少量NOX尾气体从第一级吸收罐10顶排出进入第二级吸收罐11的罐底，第二级吸收罐11中也有浓度20～30％的NaOH溶液，和第一级吸收一样，上述NOX尾气体经第二级进一步吸收，最后还有没被完全吸收的NOX余气体排出到第三级带负压真空泵13的碱液池12中，碱液池12内有浓度10～20％且不断循环的NaOH；所有的NOX尾气体在这里完全被吸收；当第一级吸收罐10、第二级吸收罐11和第三级碱液池12中的碱液循环使用至含50～60％亚硝酸钠浓度后，将该含有主成分亚硝酸钠的碱液导入综合回收工段；
c、综合回收工段是将b步工序的亚硝酸钠导入不锈钢浓缩釜14进行脱水，含50～60％亚硝酸钠的碱液泵入不锈钢浓缩釜14中，利用蒸汽加热，真空浓缩，蒸发分馏水份，蒸发水份又通过冷凝器15回收分别返回b步工序的第一级吸收罐10、第二级吸收罐11和第三级碱液池中补充的溶剂循环使用；含量96％以上的亚硝酸钠从不锈钢浓缩釜14底排出回收，作为工业品售出。
Claims (1)
1.一种氮氧化物废气负压碱液吸收工艺，它主要由冷凝回收工段、负压吸收工段和综合回收工段组合所构成；其特征在于：工艺流程如下：
a冷凝回收工段采用第一冷凝器(8)，将硝化反应器(1)反应热所蒸发的硝酸和硝化反应所产生NOX气体进行冷凝，蒸发的硝酸被冷凝成稀硝酸进入接收罐(9)回收；控制第一冷凝器进口温度80～90℃，出口温度≤40℃，压力-0.05到-0.1MPa；上述接收罐(9)所回收的稀硝酸返回硝化反应器(1)中；不能冷凝的NOX气体进入负压吸收工段；
b负压吸收工段采用两级吸收罐(10、11)和一级碱液池(12)相互全封闭串联；从a步工序接收罐(9)排出的含NOX废气，进入第一级吸收罐(10)的罐底，第一级吸收罐(10)中有浓度20～30％的NaOH溶液，在5～30℃温度下，NOX气体在不断循环的NaOH溶液中经气-液接触反应，大部分被吸收生成主成分亚硝酸钠；没有被吸收的少量NOX尾气体从第一级吸收罐(10)顶排出进入第二级吸收罐(11)的罐底，第二级吸收罐(11)中也有浓度20～30％的NaOH溶液，和第一级吸收一样，上述NOX尾气体经第二级进一步吸收，最后还有没被完全吸收的NOX余气体排出到第三级带真空泵(13)的碱液池(12)中，碱液池(12)内有浓度10～20％且不断循环的NaOH；所有的NOX尾气体在这里完全被吸收；当上述两级吸收罐(10、11)、碱液池(12)中的碱液循环使用至含50～60％亚硝酸钠浓度后，将该含有主成分亚硝酸钠的碱液导入综合回收工段；
c、综合回收工段是将b步工序的亚硝酸钠导入不锈钢浓缩釜(14)进行脱水，含50～60％亚硝酸钠的碱液泵入不锈钢浓缩釜(14)中，利用蒸汽加热，真空浓缩，蒸发分馏水份，蒸发水份又通过第二冷凝器(15)回收分别返回b步工序的两级吸收罐(10、11)和一级碱液池(12)中；含量96％以上的亚硝酸钠从不锈钢浓缩釜(14)底排出回收。
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Owner name: HU'NAN JINWANG BISMUTH INDUSTRY PLC Free format text: FORMER OWNER: JINWANG INDUSTRY CO., LTD., HUNAN Effective date: 20111207 |
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Effective date of registration: 20111207 Address after: 423000 Chenzhou City, Hunan province Bailu town export processing zone Jinwang company Patentee after: Hunan Jinwang Bismuth Co.,Ltd. Address before: 423000 Hunan Province, Chenzhou City Road, No. 1 gold Patentee before: Jinwang Industry Co., Ltd., Hunan |
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