CN106110857B - 一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法 - Google Patents

一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法，属于环保技术领域，该方法包括将含有亚硝酸乙酯及氮氧化物的气流通入含有尿素、氢离子以及硝酸盐的吸收液中进行反应。本发明的方法针对亚硝酸乙酯发生中产生的混合了氮氧化物和亚硝酸乙酯的废气处理成本低，反应温和，可以极大降低尾气中亚硝酸乙酯的浓度，能够有效保护环境，具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，具体为一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法。
背景技术
亚硝酸乙酯是一种常用的化工产品，常用于合成叠氮化钠及草酸二乙酯。发生亚硝酸乙酯主要方法主要是乙醇-亚硝酸钠-硫酸法。此方法产率高，设备要求低，但反应中产生的亚硝酸不能被完全转化，生产中会副产大量氮氧化物，同时生成的亚硝酸乙酯因为其沸点较低，很难被完全收集。
氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物有一氧化氮(NO，无色)、二氧化氮(NO2，红棕色)、一氧化二氮(N2O)、五氧化二氮(N2O5)等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物(NOx)常指NO和NO2。氮氧化物是一种重要的大气污染源，人体和动物毒性很大，还可形成酸雾、酸雨、破坏臭氧层等，对环境危害严重。
亚硝酸乙酯对人体具有很强的毒性，在空气中还可转变为氮氧化物，对环境危害严重。同时亚硝酸乙酯还是易燃易爆气体，如不进行处理，会成为极大的安全隐患。通常，亚硝酸乙酯仅通过冷凝的方法进行回收，但因其物理性质及设备原因，很难做到完全收集，导致部分亚硝酸乙酯进入环境中。
常用的含氮氧化物废气的治理方法包括还原法、液体吸收法、生物法、吸附法等。其中还原法虽然效果极好，但是设备投资大，操作要求高，应用范围有限；生物法技术尚不成熟，很难大规模采用；吸附法并不能将氮氧化物进行无害化处理，实际价值不大，最常采用的是液体吸收法。常用的吸收液分为碱液和弱酸性尿素溶液两种。使用碱液可将氮氧化物部分转变为有一定价值的硝酸盐和亚硝酸盐，但是碱液对一氧化氮的吸收效果不佳导致整体吸收效率一般在80％以下，无法达到排放要求。弱酸性尿素溶液对氮氧化物的吸收效果很好，但发明人通过实验发现，随着反应进行，吸收液的酸性会逐渐降低，当溶液pH值大于6时，吸收效率会明显降低。
未能冷凝的亚硝酸乙酯通常采用二次冷凝的方法回收部分亚硝酸乙酯，但是由于废气中亚硝酸乙酯比例较低，通常很难完全回收。发明人通过实验发现，未冷凝的亚硝酸乙酯不管是使用液碱还是弱酸性尿素溶液，均不能达到很好的吸收效果，吸收率一般在50％以下。
申请号为201210575718.4发明名称为:一种脱除CO偶联制草酸酯尾气中亚硝酸酯的方法”的中国专利公开了使用铜作为催化剂在反应温度为200℃，反应压力为0.3MPa进行脱除亚硝酸乙酯的反应，该反应条件苛刻，成本投入较大。
综上所述，在亚硝酸乙酯发生过程中，需要一种能够同时对氮氧化物和亚硝酸乙酯进行很好治理的处理方法。
发明内容
本发明针对亚硝酸乙酯发生中产生的混合了氮氧化物和亚硝酸乙酯的废气，提供了一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法，具体为包含氮氧化物和亚硝酸乙酯的废气的处理方法，该方法成本低，反应温和，可以极大降低废气中氮氧化物和亚硝酸乙酯的浓度。
发明原理：发明人通过实验发现，氮氧化物和亚硝酸乙酯均可在硝酸盐催化下与尿素和氢离子发生反应，产生氮气和二氧化碳，同时副产铵盐。
具体反应方程式如下：
2NO+O2→2NO2
因一氧化氮直接与盐酸和尿素反应较慢，应对废气补充空气氧化将一氧化氮部分转变为二氧化氮来增加处理效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法，将所述废气气流通入含有尿素、氢离子以及硝酸盐的吸收液中进行反应。
本发明还具有以下附加技术特征：
优选的，所述硝酸盐为硝酸铵，发明人通过实验发现，硝酸盐中，硝酸铵的催化效果最好。
优选的，所述氢离子由无机酸提供。
优选的，所述无机酸为盐酸、硫酸或磷酸或其任意组合。
优选的，所述废气气流是通过含有所述吸收液的两级吸收装置进行处理。
优选的，在所述废气气流通入所述吸收液之前将所述废气气流通过补空气氧化装置。
优选的，所述吸收液的温度为30-60℃，进一步的为40-50℃。
优选的，所述尿素与氢离子摩尔比为1:(1-1.1)，进一步的为1:(1.03-1.05)。
进一步的，本发明的方法具体步骤为：
(1)将亚硝酸乙酯发生过程中的废气通过补空气氧化装置；
(2)将通过补空气氧化后的气体通入由两级吸收装置进行吸收处理；
(3)上述(2)中吸收装置所用吸收液为尿素与无机酸的混合物，催化剂为硝酸铵。
本发明的有益效果为：本发明针对亚硝酸乙酯发生中产生的混合了氮氧化物和亚硝酸乙酯的废气处理不需要较高的反应温度，反应条件温和，在30-60℃即可，极大的降低了尾气脱除成本，节约了社会热能资源；本发明的方法可以极大降低尾气中氮氧化物和亚硝酸乙酯的浓度，处理效率达99.3％；本发明的方法能够有效保护环境，具有很好的经济效益和社会效益；另外，本发明的副产品为铵盐，具有一定的经济价值，可以作为另一个产品进行销售。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。以下结合具体实例，对本发明进行详细说明。
以下实施例中所提到的百分含量均为质量分数。
实施例1
将51g(0.51mol)98％浓硫酸与纯水配置成50％硫酸溶液，所得硫酸溶液搅拌下滴入69.7g(1.0mol)99％亚硝酸钠的水溶液中，控制反应温度在25-40℃，约两小时滴完硫酸。将产生的气体通过连接了空气泵的补气瓶即为补空气氧化装置，补气之后的红棕色气体通入吸收液温度为40℃的两级吸收瓶，两级吸收液组成均为300g(5mol)尿素+588.7g(1.5mol)31％盐酸+5g硝酸铵+606.3g水配置成的20％尿素酸性溶液。废气全部收集使用盐酸萘乙二胺分光光度法进行分析，氮氧化物转化率达到99.7％。
实施例2
将75g(1mol)亚硝酸乙酯加入150g80％乙醇水溶液中，35℃水浴加热1小时，提高水浴温度至50℃再加热1小时，将产生的亚硝酸乙酯气体不冷凝直接通入吸收液温度为40℃的两级吸收瓶，两级吸收液组成为300g(5mol)尿素+588.7g(1.5mol)31％盐酸+5g硝酸铵+606.3g水配置成的20％尿素酸性溶液，废气用-5℃无水乙醇吸收。反应结束后用气相色谱法检测吸收废气的无水乙醇，亚硝酸乙酯转化率为99.3％。
实施例3
将51g(0.51mol)98％浓硫酸与纯水配置成50％硫酸溶液，所得硫酸溶液搅拌下滴入由69.7g(1.0mol)99％亚硝酸钠+46.9g99％乙醇(1.01mol)+150g纯水组成的混合溶液中，控制反应温度在25-40℃，约两小时滴完硫酸。将产生的气体首先通过-5℃的冷媒收集大部分亚硝酸乙酯，然后将未冷凝的气体通过连接了空气泵的补气瓶，补气之后的红棕色气体通入两级吸收瓶，两级吸收液组成均为300g(5mol)尿素+588.7g(1.5mol)31％盐酸+5g硝酸铵+606.3g水配置成的20％尿素酸性溶液。废气先用-5℃无水乙醇吸收，不能吸收的全部收集使用盐酸萘乙二胺分光光度法进行分析，氮氧化物转化率达到99.5％，用气相色谱法检测吸收废气的无水乙醇，未能冷凝的亚硝酸乙酯转化率为99.4％。
实施例4
将510g(5.1mol)98％浓硫酸与纯水配置成50％硫酸溶液，所得硫酸溶液搅拌下滴入由697g(10mol)99％亚硝酸钠+469g99％乙醇(10.1mol)+1500g纯水组成的混合溶液中，控制反应温度在25-40℃，约两小时滴完硫酸。将产生的气体首先通过-5℃的冷媒收集大部分亚硝酸乙酯，然后将未冷凝的气体通过连接了空气泵的补气瓶，补气之后的红棕色气体通入两级吸收瓶，两级吸收液组成均为300g(5mol)尿素+618.1g(5.25mol)31％盐酸+5g硝酸铵+576.9g水配置成的20％尿素酸性溶液。反应完成后，一级吸收瓶中的溶液pH＝6。
将一级吸收瓶中的吸收液减压脱水至完全干燥，得267.8g固体，通过凯氏定氮法得到的固体，测定其氮含量为26.11％，推定其成分为99.8％是氯化铵。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种亚硝酸乙酯发生过程中废气的处理方法，其特征在于，将所述废气气流通入含有尿素、氢离子以及硝酸盐的吸收液中进行反应；所述吸收液的温度为30-60℃；所述尿素与氢离子摩尔比为1:（1-1.1）；
所述硝酸盐为硝酸铵；所述氢离子由无机酸提供。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机酸为盐酸、硫酸或磷酸或其任意组合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气气流是通过含有所述吸收液的两级吸收装置进行处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述废气气流通入所述吸收液之前将其通过补空气氧化装置。
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