CN116428875A - 一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出了一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，涉及化学化工技术领域。一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其步骤包括尾气净化、尾气回收、分压调节和温度调节。其能够在满足基本生产需求的同时对部分尾气回收利用，减少生产所需的天然气，从设备和原料两个方面来降低工厂生产的成本，经济高效，能够有效降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物的含量，具有极高的经济价值和实用价值。
Description
技术领域
本申请涉及化学化工技术领域，具体涉及一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法。
背景技术
钛白粉(TiO2)的物理化学性质稳定，具有高不透明度、高白度和高亮度，是性能最佳的白色颜料，其广泛应用于涂料、塑料、油墨、造纸等行业。目前工业上成熟的钛白粉生产方法有氯化法和硫酸法，其中氯化法钛白粉生产工艺设备要求高，技术难度大，而硫酸法钛白粉生产工艺较为成熟，设备要求低，但工艺流程较长，污染排放量大，为此必须减少硫酸法钛白粉生产工艺中污染物的生成与排放。
硫酸法钛白粉生产工艺产生的污染物主要有废渣钛石膏、废水和废气，其中废气主要为生产工艺过程中酸解时产生的尾气和偏钛酸转窑煅烧时产生的尾气；尾气中二氧化硫的处理多采用湿法碱脱硫，颗粒物的治理多采用旋风除尘或者电除尘的工艺，处理后的尾气中二氧化硫和颗粒物含量均能达标排放，但尾气中氮氧化物的治理较为困难。目前对钛白粉生产工艺中产生的氮氧化物的处理方法多为亚氯酸钠氧化法，其原理是利用亚氯酸钠强氧化性将氮氧化物氧化成可溶于水的硝酸根或亚硝酸根，从而达到降低氮氧化物含量的目的。但是此方法处理成本高昂，且残留的亚氯酸钠对设备的氧化腐蚀严重，严重影响设备寿命和生产成本，为此急需开发一种高效、低成本、易操作、对设备友好的降低氮氧化物含量的工艺。
发明内容
本申请的目的在于提供一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其针对偏钛酸转窑煅烧尾气中的氮氧化物难以处理这一技术问题，给出了一种设备简单，成本低廉的技术方案以解决该问题。
本申请的技术方案如下：
本申请实施例提供了一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其包括如下步骤：
尾气净化：将偏钛酸转窑煅烧得到的尾气去除粉尘，得到纯净尾气，所述纯净尾气中氧气的体积分数为12～17％；
尾气回收：将纯净尾气送至回转窑窑尾，待纯净尾气温度升温至300～500℃后送至回转窑燃烧室；
分压调节：控制纯净尾气回用量为5000～15000nm3/h，调节燃烧室内氧分压；
温度调节：调节通入的天然气流量，控制回转窑窑头温度为900～1050℃，控制窑尾温度为350～550℃，生产得到金红石型二氧化钛，尾气达到排放标准。
相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请实施例提供了一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其基于常规的偏钛酸转窑煅烧流程；在传统回转窑通过天然气对偏钛酸进行煅烧时，尾气中氮氧化物的产生方式主要为热力型NOX，即在高温下，氮气与氧气反应生产氮氧化物，具体反应如下：N2+XO2＝2NOX。在煅烧工艺中，天然气在燃烧的过程中消耗氧气，使得燃烧后得到的尾气中氧气的分压减小，而氮气的分压不变；将氧气分压较小的尾气重新回收送至回转窑燃烧室，同时减少天然气用量，如此，在满足生产基本要求的同时，与正常情况下全部使用天然气相比，燃烧室体系内氧气分压更小，基于化学反应平衡及分压定律，体系内氮气分压不变，氧气分压更小的情况下，能够有效减少所得到的氮氧化物，从而大幅度降低偏钛酸转窑煅烧尾气中的氮氧化物的含量水平，使尾气中的氮氧化物含量能够达到排放标准。
同时，通过对各步骤的具体工艺参数范围进行控制，有利于保障整个生产工艺的正常进行。通过使纯净尾气升温至一定温度后再送入燃烧室，能够减少为了升温而额外使用的天然气用量；通过控制尾气回用量来降低体系内氧分压，并间接控制天然气燃料的用量，节省能源消耗；通过控制回转窑窑头和窑尾的温度，有助于确保其基本产品二氧化钛的正常生产，同时防止造成能源的浪费和损失。
这样的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其在传统偏钛酸转窑煅烧工艺的基础上进行改进，对煅烧得到的尾气进行回收利用，依据化学反应平衡和分压定律来降低最终工艺生产尾气中的氮氧化物的含量，在满足基本生产需求的同时，能够不借助其他复杂的净化设备就能够实现对尾气氮氧化物的净化处理，对设备损伤小，且能够在满足基本生产需求的同时对部分尾气回收利用，减少生产所需的天然气，从设备和原料两个方面来降低工厂生产的成本，经济高效，能够有效降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物的含量，具有极高的经济价值和实用价值。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述纯净尾气的颗粒物含量小于50mg/nm3。
在上述实施例中，通过对尾气进行除尘净化，控制所得到的纯净尾气中的颗粒物含量，从而保障后续步骤的正常进行，放置在将纯净尾气送入至燃烧室后因存在过多颗粒物而对燃烧效果造成不利的影响，也可以避免对设备带来不必要的损害。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述纯净尾气中氧气的体积分数为13～16％，优选为13.4％。
在上述实施例中，偏钛酸转窑以天然气作为燃料进行燃烧，燃烧过程中消耗氧气而使得尾气中氧气分压减小，将这样的尾气重新回收至回转窑燃烧室内，相应的减少所通入的天然气用量，使燃烧室体系内的氧气分压相较于正常情况时更小，而体系内氮气分压基本保持不变；依据化学反应平衡及分压定律，能够减少最终生产得到的尾气中氮氧化物的含量，达到对氮氧化物的净化效果，同时也能够节省天然气的用量，节约生产成本。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述尾气回收步骤中，升温至300～500℃后送至回转窑燃烧室。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述尾气回收步骤中，升温至360～420℃，优选420℃，然后送至回转窑燃烧室。
在上述实施例中，控制尾气温度至300～500℃；优选360～420℃；进一步优选420℃，然后再送去回转窑燃烧室，更有利于后续生产工艺的进行，能够避免因温度不合适而对设备造成损害，避免对生产产品的品质造成不利的影响。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述分压调节步骤中，控制纯净尾气回用量为10000～12000nm3/h，优选12000nm3/h。
在上述实施例中，进一步控制纯净尾气的回用量为10000～12000nm3/h，优选12000nm3/h，相应的能够节省天然气的用量，在保障基本的生产需求的同时降低体系内氧气分压，以减少最终尾气中氮氧化物的含量。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述温度调节步骤中，控制回转窑窑头温度为900～1050℃，控制窑尾温度为350～550℃。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述温度调节步骤中，控制回转窑窑头温度为980～1020℃，优选1020℃；控制窑尾温度为400～480℃，优选480℃。
在上述实施例中，对回转窑窑头和窑尾的温度进行控制，以确保生产得到的产品能够满足工艺生产要求，同时控制能源的消耗，避免浪费而变相增加生产成本。
进一步的，在本申请的一些实施例中，上述尾气回收步骤中，通过高温风机和回风管道将纯净尾气送至回转窑窑尾；上述高温风机和回风管道由耐稀酸腐蚀的不锈钢材质制成。
在上述实施例中，使用由耐稀酸腐蚀的不锈钢材质制成高温风机和回风管道，有助于延长设备使用寿命，节省工艺设备维护成本，更有利于实际生产应用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本申请提供的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法的工艺流程图。
附图标记：1-燃烧室，2-回风管道，3-高温风机，4-旋风除尘器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考具体实施例来详细说明本申请。
实施例1
本实施例提供了一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其包括如下步骤：
尾气净化：将偏钛酸转窑煅烧得到的尾气送入旋风除尘器4中去除粉尘，得到颗粒物含量小于50mg/nm3且氧气的体积分数为15.5％的纯净尾气；
尾气回收：将纯净尾气通过高温风机3及回风管道2送至回转窑窑尾，升温至360℃后送至回转窑燃烧室1；
分压调节：控制纯净尾气回用量为10000nm3/h，调节燃烧室1内氧分压；
温度调节：调节通入的天然气流量，控制回转窑窑头温度为980℃，控制窑尾温度为400℃，生产得到金红石型二氧化钛，尾气达到排放标准。
实施例2
本实施例提供了一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其包括如下步骤：
尾气净化：将偏钛酸转窑煅烧得到的尾气送入旋风除尘器4中去除粉尘，得到颗粒物含量小于50mg/nm3且氧气的体积分数为13.4％的纯净尾气；
尾气回收：将纯净尾气通过高温风机3及回风管道2送至回转窑窑尾，升温至420℃后送至回转窑燃烧室1；
分压调节：控制纯净尾气回用量为12000nm3/h，调节燃烧室1内氧分压；
温度调节：调节通入的天然气流量，控制回转窑窑头温度为1020℃，控制窑尾温度为480℃，生产得到金红石型二氧化钛，尾气达到排放标准。
对比例1
本对比例基于实施例1，与实施例1的区别在于：不进行尾气净化、尾气回收和分压调节3个步骤，按照常规偏钛酸转窑煅烧工艺进行，温度调节步骤的工艺参数与实施例1相同。
对比例2
本对比例基于实施例2，与实施例2的区别在于：不进行尾气净化、尾气回收和分压调节3个步骤，按照常规偏钛酸转窑煅烧工艺进行，温度调节步骤的工艺参数与实施例2相同。
试验例
分别按照实施例1、实施例2、对比例1、对比例2的方法进行偏钛酸转窑煅烧生产，收集最终得到的尾气并按照国家环境保护标准HJ1132-2020《固定污染源废气氮氧化物的测定便携式紫外吸收法》中的测定方法对尾气中氮氧化物的含量进行测定，得到的结果如表1、表2所示。
表1
表2
根据上表所示的实施例1与对比例1、实施例2与对比例2两组对比试验检测结果可知，在控制回转窑窑头和窑尾的温度保持一致的条件下，按照本申请实施例所提供的方案，将尾气重新净化除尘并回收至回转窑燃烧室1内，调节尾气回用量并配合通入天然气进行偏钛酸转窑煅烧生产，最终所得到的尾气中氮氧化物的含量要明显低于不对尾气进行回收利用的传统工艺所得到的尾气中氮氧化物的含量，NOX去除率分别为67.5％和71.6％，证明本申请方案所提供的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法能够有效降低尾气中的氮氧化物，效果优异。
综上，本申请实施例提供的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其在传统偏钛酸转窑煅烧工艺的基础上进行改进，对煅烧得到的尾气进行回收利用，依据化学反应平衡和分压定律来降低最终工艺生产尾气中的氮氧化物的含量，在满足基本生产需求的同时，能够不借助其他复杂的净化设备就能够实现对尾气氮氧化物的净化处理，对设备损伤小，且能够在满足基本生产需求的同时对部分尾气回收利用，减少生产所需的天然气，从设备和原料两个方面来降低工厂生产的成本，经济高效，能够有效降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物的含量，具有极高的经济价值和实用价值。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (9)
1.一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
尾气净化：将偏钛酸转窑煅烧得到的尾气去除粉尘，得到纯净尾气，所述纯净尾气中氧气的体积分数为12～17％；
尾气回收：将纯净尾气送至回转窑窑尾，待纯净尾气温度升温至300～500℃后送至回转窑燃烧室；
分压调节：控制纯净尾气回用量为5000～15000nm3/h，调节燃烧室内氧分压；
温度调节：调节通入的天然气流量，控制回转窑窑头温度为900～1050℃，控制窑尾温度为350～550℃，生产得到金红石型二氧化钛，尾气达到排放标准。
2.根据权利要求1所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述纯净尾气中氧气的体积分数为13～16％。
3.根据权利要求1所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述尾气回收步骤中，升温至360～420℃后送至回转窑燃烧室。
4.根据权利要求3所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述尾气回收步骤中，升温至480℃后送至回转窑燃烧室。
5.根据权利要求1所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述分压调节步骤中，控制纯净尾气回用量为10000～12000nm3/h。
6.根据权利要求5所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述分压调节步骤中，控制纯净尾气回用量为12000nm3/h。
7.根据权利要求1所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述温度调节步骤中，控制回转窑窑头温度为980～1020℃，控制窑尾温度为400～480℃。
8.根据权利要求7所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述温度调节步骤中，控制回转窑窑头温度为1020℃，控制窑尾温度为480℃。
9.根据权利要求1所述的一种降低偏钛酸转窑煅烧尾气中氮氧化物含量的方法，其特征在于，所述尾气回收步骤中，通过高温风机和回风管道将纯净尾气送至回转窑窑尾；所述高温风机和回风管道由耐稀酸腐蚀的不锈钢材质制成。
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