CN112978691B - 一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法及装置、核燃料后处理厂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，包括，吸收液的吸收反应：利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸；提纯：将溶解在稀硝酸中的氮氧化物解吸出来，再经精馏处理后，得到硝酸产品。本发明还公开含氮氧化物尾气制备硝酸的装置、以及包含上述装置的核燃料后处理厂系统。本发明可回收含氮氧化物尾气中的氮氧化物，同时生产硝酸产品，实现变废为宝，既降低了氮氧化物的排放量，减少了环境污染，又减少了新鲜硝酸的使用量，降低了成本。

Description

一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法及装置、核燃料后处理 厂系统

技术领域

本发明具体涉及一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法及装置、核燃料后处理厂系统。

背景技术

核燃料后处理厂会产生大量酸性放射性废液，这些废液一般需要进行蒸发浓缩处理，在蒸发浓缩过程中为提高浓缩倍数会采用边蒸发边破坏硝酸的方式，产生大量高浓度的氮氧化物气体，也就是说，后处理厂的放射性工艺尾气中含有大量的氮氧化物。以往核工程中对上述放射性工艺尾气中的氮氧化物未能进行有效处理，排放烟囱中能看到明显黄烟，一直未能实现达标排放，会对环境造成污染。

同时，后处理厂工艺在溶解、调料等操作过程中需要使用大量硝酸，以往是直接使用新鲜的硝酸溶液，硝酸溶液耗量较大，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法及装置，可回收含氮氧化物尾气中的氮氧化物，同时生产硝酸产品，实现变废为宝，既降低了氮氧化物的排放量，减少了环境污染，还提供一种核燃料后处理厂系统，可以实现氮氧化物回收利用，减少新鲜硝酸的使用量，降低了成本。

解决本发明技术问题所采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，提供一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，其技术方案如下：

一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，包括：

吸收液的吸收反应：利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸；

提纯：将溶解在稀硝酸中的氮氧化物解吸出来，再经精馏处理后，得到硝酸产品。

由于氮属于多价态元素，尾气中含有的氮氧化物为氮的各种价态的氧化物，如一氧化二氮(N₂O)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、三氧化二氮(N₂O₃)、四氧化二氮(N₂O₄)和五氧化二氮(N₂O₅)等。除二氧化氮以外，其他氮氧化物均不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮NO₂及一氧化氮NO，一氧化氮易氧化为二氧化氮，上面所述的吸收液的吸收反应是优选采用水作为吸收液与二氧化氮NO₂发生的吸收反应生成的稀硝酸，为了更充分利用尾气中的氮氧化物，需将一氧化氮(NO)转化为二氧化氮(NO₂)，使氮氧化物完全转化为硝酸，因此，

优选的是，在吸收液的吸收反应之前，还包括：将含氮氧化物尾气进行氧化处理，使含氮氧化物尾气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO₂)；尾气在氧化处理后，再对其进行冷却处理，之后再进行上述的吸收液的吸收反应。

优选的是，所述氧化处理采用空气或纯氧气为氧化剂；

所述冷却处理得到的含氮氧化物尾气的温度为15～40℃；

所述吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物(主要是二氧化氮)并进行吸收反应生成硝酸的过程的温度控制在15～40℃，每Nm³含氮氧化物尾气(氧化处理之前)的所述吸收液的用量为7E-03～8.5E-03m³(即7x10^-3～8.5x10^-3m³)。

优选的是，所述含氮氧化物尾气为核燃料后处理厂工艺中产生的放射性工艺尾气。

优选的是，所述吸收液的吸收反应过程和所述提纯过程的压力最大不超过-2kPa(g)。

优选的是，所述解吸是采用热空气对稀硝酸溶液进行汽提处理，所述热空气的温度为80-120℃,每立方米稀硝酸溶液的所述热空气的用量为800-950Nm³；

所述精馏处理采用热的饱和蒸汽进行加热，精馏塔塔釜温度为105-120℃。

本发明的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，可对含氮氧化物尾气中的氮氧化物进行回收利用，得到硝酸产品，不仅实现了变废为宝，还大大降低了尾气中的氮氧化物含量，可有效降低环境污染。

根据本发明的另一个方面，提供一种含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其技术方案如下：

一种含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，包括吸收单元、漂白塔、精馏塔，

所述吸收单元，用于利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸；

所述漂白塔，与所述吸收单元相连，用于接收吸收单元中得到的稀硝酸，并对其进行解吸，以除去溶解在稀硝酸中的氮氧化物；

所述精馏塔，与所述漂白塔相连，用于接收解吸后的稀硝酸，并对其进行精馏提纯，得到硝酸产品。

优选的是，还包括氧化冷却器，

所述氧化冷却器与所述吸收单元相连，用于在含氮氧化物尾气通入到吸收单元之前对其先进行氧化、冷却处理，之后再将含氮氧化物尾气输入到所述吸收单元。

优选的是，所述吸收单元包括多个吸收塔，多个所述吸收塔依次串联，形成多级吸收结构，其中，每个所述吸收塔上设有进料口、吸收液入口、气体出口、以及出料口，

第一个吸收塔的进料口与所述氧化冷却器相连，以通入氧化、冷却后的含氮氧化物尾气，第一个吸收塔的出料口与所述漂白塔相连，

后一个吸收塔的进料口与前一个吸收塔的气体出口相连，后一个吸收塔的出料口与前一个吸收塔的吸收液入口相连，依次类推，

最后一个吸收塔的吸收液入口用于通入吸收液，最后一个吸收塔的气体出口用于排出剩余的尾气。

优选的是，所述吸收单元还包括第一冷却器，

所述第一冷却器的数量为多个，多个第一冷却器分别连接在相邻的两个吸收塔中的后一个吸收塔的出料口与前一个吸收塔的吸收液入口之间。

优选的是，还包括冷凝器，

所述冷凝器的入口与所述精馏塔的气相出口相连，冷凝器的出口与所述精馏塔相连形成循环回路，以将冷凝器中产生的冷凝液输送至精馏塔进行回流。

优选的是，还包括接收槽、计量泵，

所述接收槽连接在所述漂白塔和所述精馏塔之间；

所述计量泵的数量为多组，多组计量泵分别设于各个所述吸收塔的出料口处、以及所述接收槽的出口处。

本发明的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，可对含氮氧化物尾气中的氮氧化物进行回收利用，得到硝酸产品，不仅实现了变废为宝，还大大降低了尾气中的氮氧化物含量，可有效降低环境污染。并且，本装置对氮氧化物的回收率可达到90％以上，生产的硝酸产品的质量浓度可达到52％以上，亚硝酸含量小于100ppm，可用于核燃料后处理厂的使用要求。

根据本发明的又一个方面，提供一种核燃料后处理厂系统，其技术方案如下：

一种核燃料后处理厂系统，包括燃料溶解单元、酸性废液蒸发浓缩单元、尾气处理单元，还包括以上所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，

所述装置中的吸收单元的入口与所述酸性废液蒸发浓缩单元相连，以回收吸收酸性废液蒸发浓缩单元产生的放射性工艺尾气中的氮氧化物，

所述装置中的吸收单元的气体出口与所述尾气处理单元相连，以将吸收单元中未被吸收的尾气输送至尾气处理单元进行后续处理；

所述装置中的所述精馏塔与所述燃料溶解单元相连，用于将精馏塔中得到的硝酸产品通入到燃料溶解单元。

本发明的核燃料后处理厂系统，相比于现有技术，可以回收核燃料后处理厂产生的尾气中的氮氧化物用于生产出核燃料后处理厂可使用的硝酸，实现变废为宝，不仅大大降低了后处理厂放射性工艺尾气中的氮氧化物含量，减小了尾气处理单元的处理压力，有效减少了氮氧化物的排放量，减少了环境污染，还可大大降低了硝酸的使用量，降低了成本。并且，本系统具备安全性、可靠性、实用性，建设和运行成本低，经济价值明显。

附图说明

图1为本发明实施例中的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置的结构示意图。

图中：1-氧化冷却器；2-吸收塔；3-计量泵；4-第一冷却器；5-漂白塔；6-接收槽；7-压空喷射器；8-精馏塔；9-第二冷却器；10-成品酸槽；11-冷凝器；12-回流泵；13-第三冷却器；14-冷凝液槽；15-风机。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例公开一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，包括：

吸收液的吸收反应：利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸；

提纯：将溶解在稀硝酸中的氮氧化物解吸出来，再经精馏处理后，得到硝酸产品。

在一些实施方式中，在吸收液的吸收反应之前，还包括氧化过程，其包括：将含氮氧化物尾气进行氧化处理，使含氮氧化物尾气中的一氧化氮氧化为二氧化氮；在氧化处理后，再进行冷却处理。

具体来说，氧化处理可采用空气或纯氧气作为氧化剂，优选为空气，利用氧气将含氮氧化物尾气中的一氧化氮氧化为二氧化氮，氧化剂的用量为含氮氧化物尾气的2～4倍左右。吸收液为水，优选为去离子水，以免引入杂质，每Nm³的含氮氧化物尾气(吸收反应之前)吸收液的用量比例为7E-03～8.5E-03m³，吸收反应得到的稀硝酸的浓度为25～40wt％。二氧化氮与水易发生吸收反应生成硝酸，氧化处理可以更充分利用尾气中的氮氧化物，得到更多的硝酸，冷却处理后的含氮氧化物尾气的温度优选为15～40℃，并且，吸收液吸收含氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸过程的温度优选控制在15～40℃，此温度下有利于二氧化氮与水反应发生吸收反应，可以提高吸收液的吸收效果，即可以提高硝酸产率。

本方法的主要反应式为：

2NO+O₂→2NO₂

3NO₂+H₂O→2HNO₃+NO

在一些实施方式中，本方法中的吸收液的吸收反应过程优选在多级吸收塔结构(即多个吸收塔2依次串联)中进行，比如，如图1所示，优选采用三级吸收塔结构，其包括三个吸收塔2，通过将含氮氧化物尾气从第一个吸收塔2的底(或下)部通入、将去离子水从第三个吸收塔2的上部或顶部通入，从而使含氮氧化物尾气和去离子水在三级吸收塔2内逆流接触，在逆流接触过程中尾气中的氮氧化物(主要是NO₂)和去离子水进行湿法氧化生产硝酸，并放出热量，热量通过冷却水移除，即在去离子水由第三个吸收塔2流向第二个吸收塔2、由第三个吸收塔2流向第二个吸收塔2过程中通过第一冷却器4进行冷却降温，从而将产生的反应热移除，进而实现将吸收液吸收尾气中的氮氧化物反应生产硝酸的过程的温度控制在15～40℃，确保氮氧化物的吸收。

在一些实施方式中，本方法中的含氮氧化物尾气优选为核燃料后处理厂工艺中产生的放射性工艺尾气，也就是说，本方法可适用于核燃料后处理厂使用，不仅可以降低后处理厂排放尾气中的氮氧化物的含量，减少环境污染，产生的硝酸产品可返回到核燃料后处理厂工艺中继续使用，可大大降低后处理厂对新鲜硝酸的使用量，有效降低成本和减少放射性废物的排放量。

在一些实施方式中，本方法中的反应过程和提纯过程的压力均优选为最大不超过-2kPa(g)，也就是说，本方法的整个工艺过程是在常压或微负压条件下进行，保证放射性物质包容，有效降低放射性物质的泄漏风险。

在一些实施方式中，本方法提纯中的解吸是采用热空气对稀硝酸溶液进行汽提处理。具体来说，如图1所示，将吸收塔2中产生的稀硝酸从漂白塔5的顶部或上部通入，将热空气从漂白塔5的底部或下部通入，使得溶解在稀硝酸中的氮氧化物随热空气一同从漂白塔5的顶部排出，漂白塔5排出的含有氮氧化物的热空气可以输送至氧化冷却器1进行上述氧化、冷却，以及进行后续的吸收、以及汽提过程，形成循环，通过循环可以提高硝酸产率和减少剩余尾气中的氮氧化物的含量，经漂白塔5解吸处理后的稀硝酸中的亚硝酸含量可低至100ppm以下。热空气的温度优选为80～120℃，即控制漂白塔5的底部或下部热空气入口的温度为80～120℃。每立方米稀硝酸溶液的热空气的用量比例800～950Nm³。

在一些实施方式中，本方法提纯中的精馏处理过程优选采用热的饱和蒸汽进行加热，相比于其他加热方式，采用热的饱和蒸汽加热更方便、成本更低。精馏处理的精馏塔8塔釜温度优选为105～120℃。具体来说，如图1所示，解吸后的稀硝酸从精馏塔8的中部通入，精馏塔8内产生的上升蒸汽与下降的稀硝酸相互接触，传质传热，产生的气相物从精馏塔8的顶部气相出口排出，该气相物经过冷凝后再从精馏塔8的顶部通入，实现回流，硝酸逐渐在塔釜聚集，得到高浓度的硝酸产品，本实施例方法制得的硝酸产品的质量浓度可达到52％以上，氮氧化物回收率可达到90％以上。

本实施例的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，可对含氮氧化物尾气中的氮氧化物进行回收利用，得到硝酸产品，不仅实现了变废为宝，还大大降低了尾气中的氮氧化物含量，可有效降低环境污染。

实施例2

如图1所示，本实施例公开一种含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，包括吸收单元、漂白塔5、以及精馏塔8，其中：

吸收单元，用于利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸。

漂白塔5，与吸收单元相连，用于接收吸收单元中得到的稀硝酸，并对其进行解吸，以除去溶解在稀硝酸中的没有被吸收的氮氧化物。

精馏塔8，与漂白塔5相连，用于接收解吸后的稀硝酸，并对其进行精馏提纯，得到硝酸产品。

在一些实施方式中，本装置还包括氧化冷却器1：氧化冷却器1与吸收单元相连，用于在含氮氧化物尾气通入到吸收单元之前对含氮氧化物尾气先进行氧化、冷却处理，之后再将其输入到吸收单元。

具体来说，氧化冷却器1包括氧化机构和冷却机构，其中：氧化机构与输送含氮氧化物尾气的管线相连，以通入含氮氧化物尾气，氧化机构优选具有一定容量的腔室，以保证含氮氧化物尾气在氧化机构内停留足够的时间，确保其中的氮氧化物充分被氧化，并且，氧化机构可设有补气管线，以补充氧化剂氧气，具体可以通入空气或纯氧气；冷却机构与氧化机构相连，用于对氧化处理后的含氮氧化物尾气进行冷却，冷却后温度优选为15～40℃，以提高后续吸收过程对氮氧化物的吸收效果，即提高氮氧化物回收率，提高硝酸产率。

具体来说，吸收单元包括多个吸收塔2，多个吸收塔2依次串联，形成多级吸收结构，其中，每个吸收塔2上设有进料口、吸收液入口、气体出口、以及出料口，进料口优选设于吸收塔2的下部，吸收液入口优选设于吸收塔2的上部，气体出口优选设于吸收塔2的顶部，出料口优选设于吸收塔2的底部，第一个吸收塔2的进料口与氧化冷却器1的出料口相连，以通入氧化、冷却后的含氮氧化物尾气，第一个吸收塔2的出料口与漂白塔5相连，后一个吸收塔2的进料口与前一个吸收塔2的气体出口相连，后一个吸收塔2的出料口与前一个吸收塔2的吸收液入口相连，依次类推，最后一个吸收塔2的吸收液入口用于通入吸收液，最后一个吸收塔2的气体出口用于排出剩余的尾气。本实施例中，如图1所示，吸收单元优选采用三级吸收塔2，即吸收单元包括三个吸收塔2，其中：第一个吸收塔2的进料口与氧化冷却器1的出口相连，以通入氧化、冷却处理后的含氮氧化物尾气，且第一个吸收塔2的气体出口与第二个吸收塔2的进料口相连，第二个吸收塔2的气体出口与第三个吸收塔2的进料口相连；第三个吸收塔2的吸收液入口与吸收液管线相连，以通入吸收液去离子水，且第三个吸收塔2的出料口与第二个吸收塔2的吸收液入口相连，第二个吸收塔2的出料口与第一个吸收塔2的吸收液入口相连，从而使含氮氧化物尾气和去离子水在三个吸收塔2内逐级进行逆流接触，在逆流接触过程中使尾气中的氮氧化物(主要是NO₂)和去离子水进行湿法氧化生成硝酸，得到稀硝酸，稀硝酸通过第一个吸收塔2的出料口输出，未被吸收的尾气通过第三个吸收塔2的气体出口排出。本实施例中，吸收塔2优选采用板式吸收塔2。第三个吸收塔2的气体出口处还可以设有压空喷射器7(压缩空气喷射器)，以便促进未被吸收的尾气的排放，同时，压空喷射器7还可以用于调节、控制本装置内的压力保持在常压或微负压状态，降低放射性物质的泄露风险，保证放射性物质包容。

具体来说，漂白塔5的上部或顶部设有进液口，其与第一个吸收塔2的出料口相连，稀硝酸从漂白塔5的上部或顶部通入到漂白塔5内，漂白塔5的下部或底部设有进气管线，以通入热空气，漂白塔5的顶部设有出气口，上升的热空气与下降的稀硝酸充分接触，将溶解在稀硝酸中的氮氧化物解吸出来，并随热空气一同从漂白塔5顶部的出气口排出，同时，热空气还可以氧化上述吸收塔中吸收过程产生的亚硝酸，使之变为硝酸。漂白塔5的出气口还可以与氧化冷却器1相连，用于将漂白塔5中排出的含有氮氧化物的热空气输送至氧化冷却器1与通入到氧化冷却器1中的含氮氧化物尾气一同进行氧化、冷却，形成循环，可以进一步提高氮氧化物的回收率，其中的热空气可以在氧化处理时作为氧化剂，热空气中氧气与一氧化氮进行氧化反应生成二氧化氮，有利于减少氧化冷却器中额外通入的氧气或空气的量，甚至在漂白塔5的出气口排出的热空气可满足氧化冷却器1中的氧化要求时，氧化冷却器1可不需要通过补气管线额外补充新鲜的空气或纯氧气。漂白塔5中解吸后得到的稀硝酸从漂白塔5底部的出料口排出。

具体来说，精馏塔8采用热的饱和蒸汽进行加热，相比于其他加热方式，采用饱和蒸汽加热更方便、成本更低。精馏塔8的进料口优选设于精馏塔8的中部，即漂白塔5底部的出料口与精馏塔8的中部连接，解吸后得到的稀硝酸从精馏塔8的中部通入到精馏塔8内，并与精馏塔8内产生的上升蒸汽相互接触，传质传热，该过程产生的气相物从精馏塔8顶部的气相出口排出，提纯后的硝酸在精馏塔8的塔釜聚集，之后通过精馏塔8塔釜的出料口输出到成品酸槽10，作为硝酸产品。并且，在成品酸槽10和精馏塔8的出料口之间还可以设有第二冷却器9(成品酸冷却器)，用于对输出的硝酸产品进行冷却降温。

在一些实施方式中，吸收单元还包括第一冷却器4(吸收液冷却器)，第一冷却器4的数量为多个，多个第一冷却器4分别连接在相邻的两个吸收塔2中的后一个吸收塔2的出料口与前一个吸收塔2的吸收液入口之间。本实施例中，第一冷却器4的数量为两个，两个第一冷却器4分别设于连接在第三个吸收塔2的出料口与第二个吸收塔2的吸收液入口之间和第二个吸收塔2的出料口与第一个吸收塔2的吸收液入口之间，用于导出吸收塔2中去离子水吸收氮氧化物生成硝酸时产生的反应热，以提高对氮氧化物的吸收效果，提高硝酸产率。第一冷却器4可采用冷却水作为冷源。

在一些实施方式中，本装置还包括冷凝器11，冷凝器11的入口与精馏塔8的气相出口相连，冷凝器11的出口与精馏塔8通过回流泵12相连，以将冷凝器11中产生的冷凝液输送至精馏塔8进行回流，实现冷凝液回流循环。具体来说，精馏塔8上设有回流入口，且回流入口优选设于精馏塔8的上部，回流液与通入到精馏塔8的稀硝酸一同向下流入塔釜，并与精馏塔8内产生的上升蒸汽相互接触，传质传热，该过程产生的气相物从精馏塔8顶部的气相出口排出，从而实现回流循环，冷凝器11中的不凝气体通过风机15输送至烟囱进行排放，同时，风机15还可以起到调节、控制本装置中的精馏塔8、冷凝器11设备保持在负压状态的功能。回流泵12的数量可以为一台，也可以为多台，如两台，两台回流泵12并联设置。考虑到冷凝器11的冷凝温度太低时，低温度的回流冷凝液会增加精馏塔8的蒸汽负荷，增加能耗，不节能，因此，本实施例中，冷凝器11的冷凝温度优选为80-95℃。

在一些实施方式中，本装置还包括冷凝液槽14，冷凝液槽14的入口与冷凝器11相连，用于存储冷凝器11中产生的冷凝液。具体来说，冷凝器11的出口通过回流泵12与冷凝液槽14相连，以采出部分气相物的冷凝液，便于对精馏塔8中通入的稀硝酸进行提高浓度，得到高浓度的产品。冷凝液槽上具有尾气呼排系统，用于向外排气，使冷凝液槽保持常压或微负压，冷凝液槽11内的压力最大不超过-2kPa(g)，并且，在冷凝液槽14和回流泵12之间还可以设有第三冷却器13，也就是说，部分采出的冷凝液在被输送至冷凝液槽14之前，还可以先通入到第三冷却器13进行进一步冷却，经第三冷却器冷却后的采出冷凝液的温度不超过40℃，采出冷凝液的温度越低，可减少挥发到尾气呼排系统的放射性废液量，使尾气呼排系统排出的气体中夹带的放射性液相的量越小。

在一些实施方式中，本装置还包括接收槽6、计量泵3，其中：接收槽6连接在漂白塔5和精馏塔8之间，其入口与漂白塔5的出料口相连，其出口与精馏塔8的入口相连，可对漂白塔5中解吸后得到的稀硝酸进行暂存。计量泵3的数量优选为多组，多组计量泵3可分别设于各个吸收塔2的出料口处、以及接收槽6的出口处，以便控制物料流量。每组计量泵3中计量泵3的数量可以是一个，也可以是多个，如两个，两个计量泵3并联设置。本实施例的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，可对含氮氧化物尾气中的氮氧化物进行回收利用，得到硝酸产品，不仅实现了变废为宝，还大大降低了尾气中的氮氧化物含量，可有效降低环境污染。并且，经检测，本装置对氮氧化物的回收率可达到90％以上，生产的硝酸产品的质量浓度可达到52％以上，亚硝酸含量小于100ppm，可用于核燃料后处理厂的使用要求。

实施例3

本实施例公开一种核燃料后处理厂系统，包括燃料溶解单元、酸性废液蒸发浓缩单元、尾气处理单元，以及实施例2所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其中：所述装置中的吸收单元的入口(第一个吸收塔2的进料口)通过氧化冷却器1与所述酸性废液蒸发浓缩单元相连，以回收吸收酸性废液蒸发浓缩单元产生的放射性工艺尾气(即含氮氧化物尾气)中的氮氧化物；所述装置中的吸收单元的气体出口通过压空喷射器7与所述尾气处理单元相连，以将吸收单元中未被吸收的尾气输送至尾气处理单元，进行后续处理；所述装置中的精馏塔8与燃料溶解单元相连，用于将精馏塔中得到的硝酸产品通过精馏塔8的出料口通入到燃料溶解单元，即产品硝酸返回工艺(如燃料溶解单元)复用。

需要注意的是，本实施例核燃料后处理厂系统还可以包括调料单元等其他需要消耗硝酸的工序，所述装置中的精馏塔8还可以与调料单元等工序相连，用于将精馏塔中得到的硝酸产品通过精馏塔8的出料口通入到调料单元等工序，也就是说，含氮氧化物尾气制备硝酸的装置制备的产品硝酸还可以返回至调料单元等其他工序使用，而不限于返回燃料溶解单元复用。

本实施例的核燃料后处理厂系统，相比于现有技术，可以回收核燃料后处理厂产生的尾气中的氮氧化物用于生产出核燃料后处理厂可使用的硝酸，实现变废为宝，不仅大大降低了后处理厂放射性工艺尾气中的氮氧化物含量，减小了尾气处理单元的处理压力，有效减少了氮氧化物的排放量，减少了环境污染，还可大大降低硝酸的使用量，降低了成本。并且，本系统具备安全性、可靠性、实用性，建设和运行成本低，经济价值明显。

可以理解的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，然而本发明并不局限于此。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，包括：

吸收液的吸收反应：利用吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸，其中，所述含氮氧化物尾气为核燃料后处理厂中的酸性废液蒸发浓缩单元产生的放射性工艺尾气；

提纯：将溶解在稀硝酸中的氮氧化物解吸出来，再经精馏处理后，得到硝酸产品，其中，所述解吸是采用热空气对稀硝酸溶液进行汽提处理，热空气的温度为80～120℃，每立方米稀硝酸溶液的热空气的用量比例800～950Nm³，所述精馏处理是将解吸后得到的稀硝酸从精馏塔的中部通入，并采用热的饱和蒸汽进行加热，精馏塔的塔釜温度设为105-120℃，使所述硝酸产品的质量浓度为52％以上、亚硝酸含量小于100ppm；

将所述硝酸产品通入到核燃料后处理厂中的燃料溶解单元、调料单元使用。

2.根据权利要求1所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，其特征在于，在所述吸收液的吸收反应之前，还包括：

将含氮氧化物尾气进行氧化处理，使含氮氧化物尾气中的一氧化氮氧化为二氧化氮；

在氧化处理后，再进行冷却处理。

3.根据权利要求2所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，其特征在于，所述氧化处理采用空气或纯氧气为氧化剂；

所述冷却处理后的含氮氧化物尾气的温度为15～40℃；

所述吸收液吸收含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸过程的温度控制在15～40℃，所述吸收液为水。

4.根据权利要求1所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，其特征在于，所述吸收液的吸收反应过程和所述提纯过程的压力最大不超过-2kPa(g)。

5.一种含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，用于权利要求1-4任一项所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的方法，其特征在于，包括吸收单元、漂白塔、精馏塔，

所述吸收单元，与核燃料后处理厂中的酸性废液蒸发浓缩单元相连，用于利用吸收液吸收酸性废液蒸发浓缩单元产生的含氮氧化物尾气中的氮氧化物并进行吸收反应生成硝酸，得到稀硝酸；

所述漂白塔，与所述吸收单元相连，用于接收吸收单元中得到的稀硝酸，并对其进行解吸，以除去溶解在稀硝酸中的氮氧化物；

所述精馏塔，与所述漂白塔相连，用于接收解吸后的稀硝酸，并对其进行精馏提纯，得到硝酸产品，精馏塔还与核燃料后处理厂中的燃料溶解单元、调料单元分别相连，用于将精馏塔中得到的硝酸产品通入到燃料溶解单元、调料单元。

6.根据权利要求5所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其特征在于，还包括氧化冷却器，

所述氧化冷却器，与所述吸收单元相连，用于在含氮氧化物尾气通入到吸收单元之前对其先进行氧化、冷却处理，之后再将其输入到所述吸收单元。

7.根据权利要求6所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其特征在于，所述吸收单元包括多个吸收塔，多个所述吸收塔依次串联，形成多级吸收结构，其中，每个所述吸收塔上设有进料口、吸收液入口、气体出口、以及出料口，

第一个吸收塔的进料口与所述氧化冷却器相连，以通入氧化、冷却后的含氮氧化物尾气，第一个吸收塔的出料口与所述漂白塔相连，

后一个吸收塔的进料口与前一个吸收塔的气体出口相连，后一个吸收塔的出料口与前一个吸收塔的吸收液入口相连，依次类推，

最后一个吸收塔的吸收液入口用于通入吸收液，最后一个吸收塔的气体出口用于排出剩余的尾气。

8.根据权利要求7所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其特征在于，所述吸收单元还包括第一冷却器，

所述第一冷却器的数量为多个，多个第一冷却器分别连接在相邻的两个吸收塔中的后一个吸收塔的出料口与前一个吸收塔的吸收液入口之间。

9.根据权利要求5所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其特征在于，还包括冷凝器，

所述冷凝器的入口与所述精馏塔的气相出口相连，冷凝器的出口与所述精馏塔相连形成循环回路，以将冷凝器中产生的冷凝液输送至精馏塔进行回流。

10.根据权利要求5所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，其特征在于，还包括接收槽、计量泵，

所述接收槽连接在所述漂白塔和所述精馏塔之间；

所述计量泵的数量为多组，多组计量泵分别设于各个吸收塔的出料口处、以及所述接收槽的出口处。

11.一种核燃料后处理厂系统，包括燃料溶解单元、酸性废液蒸发浓缩单元、尾气处理单元，其特征在于，还包括权利要求5-10任一项所述的含氮氧化物尾气制备硝酸的装置，

所述装置中的吸收单元的入口与所述酸性废液蒸发浓缩单元相连，以回收吸收酸性废液蒸发浓缩单元产生的放射性工艺尾气中的氮氧化物，

所述装置中的吸收单元的气体出口与所述尾气处理单元相连，以将吸收单元中未被吸收的尾气输送至尾气处理单元进行后续处理；

所述装置中的所述精馏塔与所述燃料溶解单元相连，用于将精馏塔中得到的硝酸产品通入到燃料溶解单元。

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