CN108579420A - 硝酸盐生产尾气的处理系统及处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种硝酸盐生产尾气的处理系统及处理工艺，一种硝酸盐生产尾气的处理系统，包括依次连通设置的一级静电除雾器、二级静电除雾器、一级预热器和还原器，通过多级不同运行电压的静电除雾器进行分离，硝酸盐生产尾气中的杂质含量逐级降低，保证了硝酸钠、亚硝酸钠等物质以及水分与气体的分离效果，对杂质的去除效果稳定可靠，保证气体达到后续工段要求。

Description

硝酸盐生产尾气的处理系统及处理工艺
技术领域
本发明属于尾气处理技术领域，特别涉及一种硝酸盐生产尾气的处理系统及处理工艺。
背景技术
硝酸钠和亚硝酸钠的生产过程中会产生大量的尾气，目前一般采用氨还原催化工艺进行处理，这些尾气在触媒的作用下，氮氧化物与氨进行催化还原反应得到氮气，使尾气达到国家的排放标准。
但是，在实际的生产过程中，硝酸盐生产尾气在进入触媒层之前，必须将含有硝酸钠、亚硝酸钠和碳酸钠等溶质的液滴进行预处理，否则，当含以上溶质的液滴进入触媒层，液滴脱水后触媒的外表面会被带入的硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠等物质包裹，使得触媒与硝酸盐生产尾气的接触面积变小，导致催化效率降低。
多数硝酸盐生产厂家采用洗涤法除去含有钠盐的液滴，洗涤法的工作原理如下：洗涤液从喷淋塔中喷出后与硝酸盐生产尾气相接触，使得氮氧化物与吸收液中的物质发生反应后被捕捉到溶液中，使得硝酸盐生产尾气达到国家的排放标准。
洗涤法存在以下不足：1、在洗涤液循环的过程中，会降低混合气体的温度，增加了后续处理工段中的能耗；2、当系统压力发生变化时，可能导致后续处理工段中气体携带的液滴数量增多；3、洗涤法本身存在弊端，当洗涤液与混合气体接触时，气体中夹带液滴的现象十分严重，后面工段的气体品质达不到要求，导致触媒的使用寿命变短，一般2～3个月的时间就需要对触媒进行洗涤再生，增高了生产成本，降低了催化反应的稳定性，环保风险大大提高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供一种硝酸盐生产尾气的处理系统及处理工艺，以解决上述问题。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种硝酸盐生产尾气的处理系统，包括依次连通设置的一级静电除雾器、二级静电除雾器、一级预热器和还原器。
静电除雾系统进行气液分离时，含有硝酸钠、亚硝酸钠等物质的液滴在高能物理电场中受阳极吸引后被吸附，雾滴被连续吸引后不断汇聚，雾滴的粒径逐渐增大形成液滴，凝聚之后的液滴汇聚后形成分离液，使得硝酸钠、亚硝酸钠等物质从硝酸盐生产尾气中分离出来，经静电除雾系统分离后得到的分离气体含有的杂质极少，不夹杂有液滴，分离气体的品质能够达到后续工段的气体要求。
优选的方案，所述一级预热器和还原器之间连通设置有三级静电除雾器。
优选的方案，所述三级静电除雾器和还原器之间连通设置有二级预热器。
本发明采用多级静电除雾器串联使用，各个静电除雾器的电场电晕功率逐级增加，硝酸盐生产尾气中的含杂雾滴含量逐渐降低，同时利用分离温度的不同使得含杂液滴，提高了含杂雾滴的分离效果，保证了含有硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠等物质的液滴充分从硝酸盐生产尾气中分离出来，使得触媒表面不会覆盖有硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠等物质的颗粒，从而提高了后续催化反应中触媒的活化周期。
一种硝酸盐生产尾气的处理工艺，包括以下步骤，
S1：将硝酸盐生产尾气输送到一级静电除雾器中分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体；
S4：所述三级分离气体进入还原器中与氨反应，得到达标尾气后排出。
优选的方案，在步骤S1中，所述硝酸盐生产尾气的温度≤80℃。在还原器中，经过静电除雾系统分离后的气体需要升温到160℃以上才能进行高效催化处理，本发明的硝酸盐生产尾气无需经过降温处理，而直接以较高的温度直接进入静电除雾系统中进行气液分离，极大程度地保留了硝酸盐生产尾气中的热能，降低了硝酸盐生产尾气升温所消耗的热能。
优选的方案，在步骤S1中，所述一级静电除雾器的运行电压为30～50KV，在步骤S2中，所述二级静电除雾器的运行电压为60～85KV。当空气的温度从50℃提高到80℃时，饱和空气中的含水量将从87g/m3提高到560g/m3，在实际生产过程中，当硝酸盐生产尾气的温度从50℃提高到80℃时，硝酸盐生产尾气中的含水量从60g/m3左右提升到了200g/m3，硝酸盐生产尾气中的含水量大大增加，本发明通过设置较低运行电压的一级静电除雾器和较高运行电压二级静电除雾器串联使用，硝酸盐生产尾气的中96％以上的含杂液滴会被分离出来，得到的二级分离气体进入后续工段。
优选的方案，在步骤S3中，所述二级分离气体升温至110℃～130℃后经三级分离气体分离得到三级分离液和三级分离气体。硝酸盐生产尾气经二级静电除雾器分离后，得到的二级分离气体中含杂液滴颗粒的直径小于1um，这些含杂液滴颗粒很难背静电除雾器捕捉，含杂液滴只有原来硝酸盐生产尾气中含量的4％左右，继续采用常规的静电除雾方法去除时效果很差，本发明将二级分离气体经一级预热器升温到110℃～130℃时，再采用三级静电除雾器除雾时，直径小于1um的含杂液滴颗粒的扩散荷电得到了增强，从而提高了三级静电除雾器对含杂液滴的去除效果。
优选的方案，在步骤S3中，所述三级静电除雾器由高频高压电源供电，所述高压高频电源的输出电压为110～120KV，输出频率为200～300Hz。二级分离气体经预热器升温到110℃～130℃时，二级分离气体的密度减小，导致二级分离气体经过三级静电除雾器分离时，三级静电除雾器内部的实际工作电压在一定程度下降低，本发明的高压高频电源的输出电压为110～120KV，保证了三级静电除雾器处的实际工作电压处于一个较高水平。
交流电是正弦波变化的，电源频率指的是每秒完成从一个波峰到另一个波峰的次数，单元频率越高，电源输出功率的稳定性越好。本发明的高压高频电源的输出频率为200～300Hz，保证了三级静电除雾器的输出功率波动＜0.2％，保证了三级静电除雾器正常有效的运行，确保了三级气体中的含杂雾滴量处于一个极低的水平。根据测试结果，当二级分离气体的温度为110℃～130℃、高压高频电源的输出电压为110～120KV，输出频率为200～300Hz时，三级分离气体中的含水量＜40mg/Nm3，本发明的静电除雾系统具有良好的除雾、除杂效果，并且去除效果稳定可靠，有效提高了三级分离气体在还原器中发生催化反应时的催化效率。
优选的方案，在步骤S4中，所述三级分离气体升温至160℃～200℃后进入还原器中与氨反应。
优选的方案，在步骤S4中，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为180℃～220℃。
预热后的三级分离气体进入还原器中发生还原反应，在还原反应的过程中会释放能量使得温度进一步升高，综合利用还原反应释放的温度，控制硝酸盐生产尾气与氨的最终反应温度为180℃～220℃，达到最佳的催化反应条件，保证了高效、稳定的催化反应。
本发明的有益效果是：
1、本发明的硝酸盐生产尾气无需经过降温处理，而直接以较高的温度直接进入静电除雾系统中进行气液分离，极大程度地保留了硝酸盐生产尾气中的热能，降低了硝酸盐生产尾气升温所消耗的热能。
2、本发明的静电除雾系统包括串联的一级静电除雾器、二级静电除雾器和三级静电除雾器，经二级静电除雾器分离得到的二级分离气体先经过一级预热器升温到110℃～130℃，再进入三级静电除雾器除雾时，直径小于1um的含杂液滴颗粒的扩散荷电得到了增强，提高了三级静电除雾器对含杂液滴的去除效果。
3、本发明通过多级不同运行电压的静电除雾器进行分离，硝酸盐生产尾气中的杂质含量逐级降低，保证了硝酸钠、亚硝酸钠等物质以及水分与气体的分离效果，静电除雾系统对杂质的去除效果稳定可靠。
4、本发明设置高压高频电源为三级静电除雾器供电，高压高频电源输出频率为200～300Hz，三级静电除雾器的功率波动＜0.2％，能够使后续处理工段中气体携带液滴的数量保持在一个极低的水平不波动，强制保证了静电除雾系统的除杂效果，有效提高了后续催化反应的催化效率。
5、一种硝酸盐生产尾气的处理工艺，分离气体经预热器升温后的温度为160℃～200℃，预热后的分离气体进入还原器中发生还原反应，在还原反应的过程中会释放能量使得温度进一步升高，综合利用还原释放的温度控制最终反应温度为180℃～220℃，使得硝酸盐生产尾气与氨的反应达到最佳状态，保证了高效、稳定的催化反应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域一般技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种硝酸盐生产尾气的处理系统，包括依次连通设置的一级静电除雾器、二级静电除雾器、一级预热器和还原器。
本实施例中，所述一级预热器和还原器之间连通设置有三级静电除雾器。
本实施例中，所述三级静电除雾器和还原器之间连通设置有二级预热器。
实施例2
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺，包括以下步骤，
S1：将50℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为30KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为60KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至110℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为110KV，输出频率为200Hz；
S4：所述三级分离气体升温至200℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为220℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 27.2mL/h 1.78g/L 2.17g/L 47.2g/Nm3
一级分离液 4000mL/h 26.2g/L 31.6g/L —
二级分离液 600mL/h 26.7g/L 32.3g/L —
三级分离液 50mL/h 26.3g/L 31.8g/L —
一级分离气体 — — — 6.7g/Nm3
二级分离气体 — — — 836g/Nm3
三级分离气体 — — — 34mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为430天。
实施例3
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺，包括以下步骤，
S1：将50℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为50KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为850KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至130℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为120KV，输出频率为300Hz；
S4：所述三级分离气体升温至160℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为180℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 27.5mL/h 1.73g/L 2.08g/L 47.7g/Nm3
一级分离液 4200mL/h 25.9g/L 30.8g/L —
二级分离液 600mL/h 26.4g/L 31.5g/L —
三级分离液 50mL/h 26.1g/L 31.1g/L —
一级分离气体 — — — 6.4g/Nm3
二级分离气体 — — — 883g/Nm3
三级分离气体 — — — 38mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为430天。
实施例4
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺，包括以下步骤，
S1：将50℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为40KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为75KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至120℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为115KV，输出频率为250Hz；
S4：所述三级分离气体升温至185℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为205℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 26.8mL/h 1.82g/L 2.34g/L 46.8g/Nm3
一级分离液 4100mL/h 26.4g/L 32.8g/L —
二级分离液 600mL/h 26.9g/L 34.6g/L —
三级分离液 50mL/h 26.5g/L 33.4g/L —
一级分离气体 — — — 6.5g/Nm3
二级分离气体 — — — 815g/Nm3
三级分离气体 — — — 32mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为430天。
实施例5
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺，包括以下步骤，
S1：将80℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为30KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为60KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至110℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为110KV，输出频率为200Hz；
S4：所述三级分离气体升温至170℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为190℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 108.8mL/h 445mg/mL 540mg/mL 194.8g/Nm3
一级分离液 15300mL/h 6550mg/mL 6890mg/mL —
二级分离液 2300mL/h 540mg/mL 590mg/mL —
三级分离液 200mL/h 280mg/mL 320mg/mL —
一级分离气体 — — — 15.3g/Nm3
二级分离气体 — — — 1.84g/Nm3
三级分离气体 — — — 60mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为350天。
实施例6
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺包括以下步骤，
S1：将80℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为50KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为85KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至130℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为120KV，输出频率为300Hz；
S4：所述三级分离气体升温至180℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为200℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 106.5mL/h 450mg/mL 560mg/mL 196.7g/Nm3
一级分离液 17300mL/h 6730mg/mL 7020mg/mL —
二级分离液 2300mL/h 550mg/mL 630mg/mL —
三级分离液 200mL/h 300mg/mL 320mg/mL —
一级分离气体 — — — 13.6g/Nm3
二级分离气体 — — — 1.94g/Nm3
三级分离气体 — — — 65mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为350天。
实施例7
如图1所示，一种处理硝酸盐生产尾气的工艺，包括以下步骤，
S1：将80℃的硝酸盐生产尾气输送到运行电压为40KV的一级静电除雾器中，分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经运行电压为75KV的二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体升温至120℃后经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体，所述三级静电除雾器由高压高频电源供电，所述高压高频电源的输出电压为115KV，输出频率为250Hz；
S4：所述三级分离气体升温至190℃后进入还原器中与氨反应，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为210℃，得到达标尾气后排出。
其中，氮氧化物废气的进气量为50000m3/h，NaNO浓度的检测方法参见《GB 2367-2016工业亚硝酸钠》，NaNO3浓度的检测方法参见《GB 4553-2016工业硝酸钠》，触媒效率低于30％时需要进行活化，检测结果如下：
项目 每小时捕捉溶液量 NaNO浓度 NaNO3浓度 气体含水量
采用本工艺前 109.3mL/h 450mg/mL 550mg/mL 198.6g/Nm3
一级分离液 16500mL/h 6470mg/mL 6820mg/mL —
二级分离液 2300mL/h 540mg/mL 590mg/mL —
三级分离液 200mL/h 280mg/mL 310mg/mL —
一级分离气体 — — — 14.4g/Nm3
二级分离气体 — — — 2.04g/Nm3
三级分离气体 — — — 68mg/Nm3
采用本工艺前，触媒活化间隔时间为40天，采用本工艺后触媒活化时间为350天。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种硝酸盐生产尾气的处理系统，其特征在于，包括依次连通设置的一级静电除雾器、二级静电除雾器、一级预热器和还原器。
2.根据权利要求1所述的硝酸盐生产尾气的处理系统，其特征在于，所述一级预热器和还原器之间连通设置有三级静电除雾器。
3.根据权利要求2所述的硝酸盐生产尾气的处理系统，其特征在于，所述三级静电除雾器和还原器之间连通设置有二级预热器。
4.一种硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将硝酸盐生产尾气输送到一级静电除雾器中分离得到一级分离液和一级分离气体；
S2：所述一级分离气体经二级静电除雾器分离后得到二级分离液和二级分离气体；
S3：所述二级分离气体经三级静电除雾器分离后得到三级分离液和三级分离气体；
S4：所述三级分离气体进入还原器中与氨反应，得到达标尾气后排出。
5.根据权利要求4所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述硝酸盐生产尾气的温度≤80℃。
6.根据权利要求4所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S1中，所述一级静电除雾器的运行电压为30～50KV，在步骤S2中，所述二级静电除雾器的运行电压为60～85KV。
7.根据权利要求4所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述二级分离气体升温至110℃～130℃后经三级分离气体分离得到三级分离液和三级分离气体。
8.根据权利要求7所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S3中，所述三级静电除雾器由高频高压电源供电，所述高压高频电源的输出电压为110～120KV，输出频率为200～300Hz。
9.根据权利要求4所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S4中，所述三级分离气体升温至160℃～200℃后进入还原器中与氨反应。
10.根据权利要求4所述的硝酸盐生产尾气的处理工艺，其特征在于，在步骤S4中，所述三级分离气体在还原器中与氨反应的温度为180℃～220℃。
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