CN112408433B - 一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于600~1100℃下进行自燃，得到二氧化硫气体；S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在150~180℃下干燥后即可得到成品；S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出。本发明降低了焦亚硫酸钠生产过程中的氮氧化物的排放量，降低了对环境的污染，减少了硫磺的消耗量，节约了原料成本。

Description

一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法
技术领域
本发明涉及化工合成技术领域，具体涉及一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法。
背景技术
焦亚硫酸钠又称偏二亚硫酸钠，是白色或黄色结晶粉末或小结晶，是一种重要的亚硫酸盐。在食品工业中用作漂 白剂、防腐剂、疏松剂、抗氧化剂、护色剂及保鲜剂；医药工业中生产氯仿、苯丙砜和苯甲醛；印染工业用作棉布漂白后的脱氯剂、棉布煮炼助剂。制革工业用于皮革处理，能使皮革柔软、丰满、坚韧，具有防水、抗折、耐磨等性能。化学工业用于生产羟基香草醛、盐酸羟胺等。感光工业用作显影剂等。
在以硫磺为原料的湿法制备焦亚硫酸钠的具体方法为：于亚硫酸氢钠溶液内，加入一定量的纯碱，使其生成亚硫酸的悬浮液，再通入二氧化硫，即生成焦亚硫酸钠结晶，经离心分离、干燥而得成品。其中所述的二氧化硫是由硫磺在600~1100℃下燃烧制得，由于燃烧温度过高，且硫磺燃烧过程中产生的硫磺蒸汽或升华硫具有催化氧化性能，使得空气中的氮气被氧化生成一氧化氮、二氧化氮等多种氮氧化物，产生的氮氧化物随着二氧化硫一同进入焦亚硫酸钠的合成过程中，最终跟随尾气一起排放入大气中，虽然氮氧化物的含量相对较低，但是越来越难以达到日益严苛的排放标准的要求。现有技术中焦亚硫酸钠生产工艺中的废气处理工艺大多针对二氧化硫，关于降低焦亚硫酸钠生产中氮氧化物的排放量的研究却鲜有报道。现有技术中氮氧化物的减排方法主要包括选择性催化还原法（SCR法）和选择性非催化还原法（SNCR法）。所述的SCR法以氨或尿素作为吸收液，在组分为V、W、Ti的催化剂作用下，将氮氧化物转化为氮气，该法的脱硝效果好但是存在氨逃逸问题，极易对环境产生二次污染；所述的SNCR法同样以氨或尿素作为吸收液，不需要催化剂的情况下将氮氧化物转化为氮气，该法的脱硝效率低且有效反应的窗口温度较窄不容易控制。综上所述，如何提供一种低氮氧化物排放的焦亚硫酸钠的生产方法成为了亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题，提供一种降解效率高、操作简便且易于操作的具有低氮氧化物排放的焦亚硫酸钠的生产方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：
S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于600~1100℃下进行自燃，得到二氧化硫气体；
S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；
S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在150~180℃下干燥后即可得到成品；
S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出。
本发明一方面以现有技术中焦亚硫酸钠的生产方法为基础，在将具有低氮氧化物生成的低氮燃烧炉作为硫磺的燃烧炉，从源头控制氮氧化物的生成量；另一方面设置用于降解氮氧化物的转化塔，将氮氧化物经过吸收转化变为氮气后排出，进一步保证了较低的氮氧化物的排放量。
优选地，步骤S1在通入硫磺粉末前先对所述的低氮燃烧炉进行充氧气，以降低所述低氮燃烧炉中氮气的含量。
优选地，步骤S1所述的低氮燃烧炉包括设置于所述低氮燃烧炉的炉体内的多个布气装置、设置于所述低氮燃烧炉顶部的冷却罩和出气口。
优选地，所述布气装置上设置有多个燃烧嘴。
优选地，步骤S2中所述的中和反应中，二氧化硫的气体浓度为10~15%。
优选地，步骤S2中通入二氧化硫的温度为51~60℃。
优选地，步骤S4所述的转化塔的排气口处设置氮氧化物在线检测装置。
优选地，步骤S4所述的转化塔设置有分散装置，所述的分散装置包括用于喷淋吸收液的喷淋管道和用于均匀分布含有氮氧化物废气的曝气管道，所述的喷淋管道与所述的曝气管道交错分布于所述的分散装置内。
优选地，所述的吸收液为尿素的酸性溶液、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵或磷酸三丁酯中的一种。
优选地，所述的曝气管道内设置有加压阀。
本发明产生的有益效果包括：
1. 本发明公开了一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，通过采用低氮燃烧炉和转化塔相结合，将控制氮氧化物生成量和降低氮氧化物联合对焦亚硫酸钠生产过程中产生的氮氧化物进行控制，降低了焦亚硫酸钠生产过程中的氮氧化物的排放量，降低了对环境的污染。
2. 本发明所述的低氮燃烧炉内设置有冷却罩，所述冷却罩的设置降低所述低氮燃烧炉顶部的温度，使得硫磺燃烧过程中产生的升华硫冷却降温凝固成硫磺粉末，继续燃烧生成二氧化硫气体，减少了对氮气的氧化的催化性能，减少了硫磺的消耗量，增加了硫磺的燃烧效率，节约了原料成本。
3. 所述的布气装置上设置有多个燃烧嘴，将硫磺燃烧室产生的聚集性的大体积燃烧火焰转化为多个小的燃烧点，保证了硫磺充分燃烧的同时，减少了大团火焰聚集产生的高温区域，进一步减少了氮气被氧化为氮氧化物的可能。
4. 本发明产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，再经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收，经过压缩后使得通入所述转化塔内的废气的单位体积内的氮氧化物含量提高，为所述的吸收液对氮氧化物的捕捉吸收提供了方便，加快了吸收效率。
5. 本发明所述的吸收塔内采用液体吸收法对氮氧化物进行吸收，吸收效率高且不易产生二次污染。
附图说明
图1为低氮燃烧炉的示意图；
图2为吸收塔的示意图；
其中，1为低氮燃烧炉，11为布气装置，111为燃烧嘴，12为冷却罩，13为出气口，2为吸收塔，21为喷淋管道，22为曝气管道。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步地详细说明。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：
S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于600℃下进行自燃，得到二氧化硫气体。
S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；所述的二氧化硫的气体浓度为10%，所述的氧气的加入量为理论量的2倍，二氧化硫通入的温度为51℃。
S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在150℃下干燥后即可得到成品。
S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出。所述的转化塔的排气口处设置氮氧化物在线检测装置。
步骤S1在通入硫磺粉末前先对所述的低氮燃烧炉进行充氧气，以降低所述低氮燃烧炉中氮气的含量。
图1为所述低氮燃烧炉的示意图，如图1所示，所述的低氮燃烧炉1包括设置于所述低氮燃烧炉的炉体内的多个布气装置11、设置于所述低氮燃烧炉顶部的冷却罩12和出气口13；所述布气装置上设置有多个燃烧嘴111。
图2为所述分散装置的示意图，如图2所示，所述的分散装置2包括分散装置，所述的分散装置包括用于喷淋吸收液的喷淋管道21和用于均匀分布含有氮氧化物废气的曝气管道22，所述的喷淋管道与所述的曝气管道交错分布于所述的分散装置内。
所述的吸收液为尿素的酸性水溶液，即以硫酸为酸性溶剂，吸收处理温度为30~90℃，pH为1~3；最终将氮氧化物转化为二氧化碳、氮气和水。所述的在线检测装置测定氮氧化物的排放量为30 mg/m³。
实施例2
一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：
S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于800℃下进行自燃，得到二氧化硫气体。
S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；所述的二氧化硫的气体浓度为12%，二氧化硫通入的温度为55℃。
S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在170℃下干燥后即可得到成品。
S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出。所述的转化塔的排气口处设置氮氧化物在线检测装置。
所述的吸收液为磷酸三丁酯，所述的吸收处理的具体步骤为：首先将含氮氧化物的废气经所述的曝气管道通入所述的转化塔内，使其与所述的转化塔内的空气接触将一氧化氮转化为二氧化氮，然后再将所述的吸收液由喷淋管道喷出，对氮氧化物进行吸收降解，最终将氮氧化物转化为氮气。所述的在线检测装置测定氮氧化物的排放量为36 mg/m³。
实施例3
一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：
S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于1100℃下进行自燃，得到二氧化硫气体。
S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；所述的二氧化硫的气体浓度为15%，二氧化硫通入的温度为60℃。
S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在180℃下干燥后即可得到成品。
S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出。所述的转化塔的排气口处设置氮氧化物在线检测装置。
所述的吸收液为浓度为20 ~ 50%的碳酸氢铵溶液，反应温度为800~850℃，最终将氮氧化物转化为氮气、水和二氧化碳。所述的在线检测装置测定氮氧化物的排放量为40mg/m³。
实施例1~3由氮氧化物在线检测装置测得的排放量小于50 mg/m³，远小于国家标准GB 31573-2015《无机化学工业污染物排放标准》规定的排放量≤100mg/m³的规定值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，包括步骤：
S1：将硫磺粉末送入低氮燃烧炉中，于600~1100℃下进行自燃，得到二氧化硫气体；
S2：将二氧化硫气体经过除尘处理后通入三级反应器中与纯碱溶液发生中和反应，反应生成焦亚硫酸钠悬浮液；
S3：步骤S2所述的焦亚硫酸钠悬浮液经过二级反应器、一级反应器生成焦亚硫酸钠结晶，将所述的焦亚硫酸钠结晶在150~180℃下干燥后即可得到成品；
S4：步骤S2中产生的尾气由碱液吸收塔处理除去二氧化硫后，经加压装置压缩后通入转化塔内进行氮氧化物吸收处理后由排气口排出；
步骤S1在通入硫磺粉末前先对所述的低氮燃烧炉进行充氧气，以降低所述低氮燃烧炉中氮气的含量；
步骤S1所述的低氮燃烧炉包括设置于所述低氮燃烧炉的炉体内的多个布气装置、设置于所述低氮燃烧炉顶部的冷却罩和出气口；所述布气装置上设置有多个燃烧嘴；
步骤S4所述的转化塔包括分散装置，所述的分散装置包括用于喷淋吸收液的喷淋管道和用于均匀分布含有氮氧化物废气的曝气管道，所述的喷淋管道与所述的曝气管道交错分布于所述的分散装置内。
2.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，其特征在于：步骤S2中通入二氧化硫的温度为51~60℃。
3.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，其特征在于：步骤S4所述的转化塔的排气口处设置氮氧化物在线检测装置。
4.根据权利要求1所述的一种低氮氧化物排放量的焦亚硫酸钠的生产方法，其特征在于：所述的吸收液为尿素的酸性溶液、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵或磷酸三丁酯中的一种。
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