CN206027335U - 一种复合肥生产酸性尾气的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复合肥生产酸性尾气的处理装置，包括：文丘里洗涤器、旋风分离器、液封罐、碱性洗涤塔和洗涤液储槽，文丘里洗涤器的出口与旋风分离器的进口连通，旋风分离器的出液口与液封罐连通，在碱性洗涤塔内置鲍尔环填料层，尾气进口位于鲍尔填料层的下方，旋风分离器的出气口与碱性洗涤塔的尾气进口通过管路连通，碱性洗涤塔的出液口与洗涤液储槽的进料口连通，NaOH碱液槽与洗涤液储槽的碱液进口通过管路连通，洗涤液储槽碱液出口的管路延伸至碱性洗涤塔鲍尔填料层的上方，洗涤液储槽的进水口与供水单元通过管路连通。本实用新型具有装置简单、操作实现人工智能化、节约人工成本、脱氟效果明显、装置安全系数高等特点。

Description

一种复合肥生产酸性尾气的处理装置

技术领域

本实用新型属于化工环保技术领域，涉及一种酸性尾气的处理装置，特别是涉及一种处理酸性尾气中HF、NO和NO₂等有害气体的装置。

背景技术

氮氧化物对眼睛和上呼吸道粘膜刺激较轻，主要侵入呼吸道深部的细支气管及肺泡。当氮氧化物进入肺泡后，因肺泡的表面湿度增加，反应加快，在肺泡内约可阻留80％，一部分变为四氧化二氮。四氧化二氮与二氧化氮均能与呼吸道粘膜的水分作用生成亚硝酸与硝酸，对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用，从而增加毛细血管及肺泡壁的通透性，引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后还可引起血管扩张，血压下降，并可与血红蛋白作用生成高铁血红蛋白，引起组织缺氧。高浓度的一氧化氮亦可使血液中的氧和血红蛋白变为高铁血红蛋白，引起组织缺氧。 因此，在一般情况下当污染以二氧化氮为主时，对肺的损害比较明显，严重时可出现以肺水肿为主的病变。而当混合气体中有大量一氧化氮时，高铁血红蛋白的形成就占优势，此时中毒发展迅速，出现高铁血红蛋白症和中枢神经损害症状。一氧化氮含量在100×10^-6以上时，几分钟就能致人和动物死命，吸入浓度为5×10^-6的二氧化氮，几分钟就能危害呼吸系统。氮氧化物由于参与光化学烟雾和酸雨的形成而危害性更大。

目前国内外处理氮氧化物方法有多种，多使用在硝酸生产工艺上，主要有干法和湿法两类，但在复肥生产上并无应用。

干法主要有催化还原法、吸附法等。

催化还原法：适用于治理各种污染源排放出的NO_x。可分为非选择性还原法和选择性还原法。非选择性还原法是以一氧化碳、氢、甲烷等还原性气体作为还原剂，以元素铂、钯或以钴、镍、铜、铬、锰等金属的氧化物为催化剂，在400～800℃的条件下，将氮氧化物还原成氮气，同时有部分还原剂与烟气中过剩的氧发生燃烧反应形成水和二氧化碳，并放出大量热，此法效率高，但耗费大量还原剂，操作条件严格，不适宜工业生产使用。

吸附法：用分子筛等吸附剂，吸附硝酸尾气中的NO_x。氢型丝光氟石、13X型等分子筛、硅胶、泥煤和活性炭等是良好的NOx吸附剂。在有氧存在时，分子筛不仅能吸附NO_x还能将NO氧化成NO₂。通入热空气(或热空气与蒸汽的混合物)解吸，可回收硝酸(HNO₃)或NO₂。硝酸尾气中的NOx经过吸附处理可控制在50ppm以下。吸附法还可用于其他低浓度NO_x废气的治理。

湿法有直接吸收法、氧化吸收法、氧化还原吸收法、液相吸收还原法和络合吸收法等。

直接吸收法：有水吸收、硝酸吸收、碱性溶液（氢氧化钠、碳酸钠、氨水等碱性液体）吸收，浓硫酸吸收等多种方法。用漂白稀硝酸可在低压下直接吸收NO。如在12%的漂白硝酸中NO的溶解度系数(β)为4.2。用水直接吸收NO，β值仅为0.041。当NO：NO₂摩尔比为 1时，吸收速度加快。为使部分NO氧化为NO₂，使摩尔比保持在1，一般采取加压、降温、催化氧化、增加吸收塔体积等措施。用漂白稀硝酸直接吸收NO，既可减少污染，又可增加硝酸产量。吸收NO_x后的漂白稀硝酸，可用气体吹脱 (漂白)。吹脱出来的NO_x送入吸收塔回收。此法可从尾气中回收80～90%的NO_x。碱性溶液吸收法是用 30%NaOH溶液或相应浓度的氨水，得到硝酸盐和亚硝酸盐。用氨水吸收得到的硝酸铵和亚硝酸铵可作农田肥料。用浓硫酸吸收既可去除NO_x，又可去除烟气中SO₂，目前尚处于实验室研究阶段。

氧化吸收法

在氧化剂和催化剂作用下，将NO氧化成溶解度高的NO₂和N₂O₃(三氧化二氮)，然后用水或碱液吸收脱氮的方法，在湿法排烟脱氮工艺中应用较多。氧化剂可用臭氧(O₃)、二氧化氯(ClO_x)、亚氯酸钠(NaClO₂)、次氯酸钠(NaClO)、高锰酸钾(KMnO₄)、过氧化氢(H₂O₂)、氯(Cl₂)和硝酸(HNO₃)等。按氧化方式的不同可分为催化氧化吸收法、气相氧化吸收法和液相氧化吸收法。催化氧化吸收法是在催化剂作用下将NO氧化成NO₂，然后用碱液吸收。氧化剂是烟气中的过剩氧。催化剂是以活性炭、氧化铝、二氧化硅为载体的钒、钨、钛和稀土金属氧化物等。此法已用于玻璃熔窑烟气净化，脱氮率达90%以上，净化后烟气中NO_x浓度在60ppm以下。此法的优点是可采用闭路循环；可把SO₂和尘粒等污染物同时除去；不用外加氧化剂；在烟气中喷入5%水蒸汽可提高催化剂的效率和寿命；设备的投资和运转费低。气相氧化吸收法是采用O₃和ClO₂强氧化剂在气相中将NO氧化成容易被水、酸和碱液吸收的NO₂和N₂O₃。用水吸收可回收稀硝酸。此法已用于以液化天然气为燃料的锅炉烟气净化，脱氮率达90%以上。此法净化过程简单，运行可靠，对锅炉正常运转无影响，可回收高品位的HNO₃。但O₃用量较多，NO氧化成N₂O₃需要时间较长，氧化塔相应庞大。液相氧化吸收法是用液相氧化剂将NO氧化，然后用碱吸收法吸收。液相氧化剂用KMnO₄、NaClO₂等，脱氮率可达90～95%。

氧化还原吸收法：用O₃、ClO₂等强氧化剂在气相中把NO氧化成易于吸收的NO_x和N₂O₃，用稀HNO₃或硝酸盐溶液吸收后，在液相中用亚硫酸钠(Na₂SO₃)、硫化钠(Na₂S)、硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)和尿素(NH₂)₂CO等还原剂将NO₂和N₂O₃还原为N₂。此法已用于加热炉排烟净化。在同一塔中可同时脱去烟气中SOx和NO_x，脱硫率99%，脱氮率达90%以上。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型公开了一种复合肥生产酸性尾气的处理装置，在不影响系统生产工艺过程控制的前提下，采用“文丘里洗涤器预处理+旋风分离+洗涤塔碱液化学吸收处理”的组合工艺。即：酸性气体首先经过串联的文丘里洗涤器洗涤，采用装置含磷污水做洗涤剂，脱去气相中的HF、SiF₄和固体杂质；在旋风分离器中物理分离除去酸性尾气中夹带的硝酸、亚硝酸液滴；最后将较干净含NO_X气体与NaOH洗涤液在填料塔内进行化学吸收反应，生成NaNO₃或NaNO₂供系统使用；处理后外排尾气中NO_X含量少于150mg/m³，氟化物含量小于5mg/m³，低于国家工业废气排放标准。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种复合肥生产酸性尾气的处理装置，包括：

至少一个文丘里洗涤器，用于含磷污水对酸解、酸不溶物尾气进行洗涤，以去除酸性尾气中的大量硝酸、亚硝酸（HNO₃、HNO₂）液滴及氢氟酸、二氧化硅（HF、SiO₂）与其他杂质；

旋风分离器，文丘里洗涤器的出口与旋风分离器的进口连通，酸性尾气与少量洗液混合进入旋风分离器，进入旋风分离器的气液混合物在离心力及重力双重作用下进行分离；

液封罐，旋风分离器底部的出液口与液封罐连通，并将旋风分离器分离出来的液体排入复肥含磷污水处理系统进行处理；

碱性洗涤塔，在碱性洗涤塔侧壁上设有尾气进口，顶部设有出气口，底部设有出液口，且在碱性洗涤塔内置鲍尔环填料层，尾气进口位于鲍尔填料层的下方，旋风分离器顶部的出气口与碱性洗涤塔的尾气进口通过管路连通，出气口通过风机与大烟囱连通；旋风分离器排出的较干净的NO_x气体的进入从鲍尔填料层的下方进入碱性洗涤塔，在风机形成的负压作用下通过填料层，从顶部排出，经过鲍尔填料层时尾气中的NO_x与洗涤液储槽中供应的含NaOH洗涤液发生反应，生成NaNO₃、NaNO₂洗涤液一起排入洗涤液储槽内，酸性尾气中NO_x被循环吸收完全后，由风机排入大烟囱中进而外排进入大气；

洗涤液储槽，碱性洗涤塔的出液口与洗涤液储槽的进料口连通，并在洗涤液储槽上设有碱液进口、碱液出口和进水口，在洗涤液储槽的底部还设有排放阀，NaOH碱液槽与洗涤液储槽的碱液进口通过管路连通，洗涤液储槽碱液出口的管路延伸至碱性洗涤塔鲍尔填料层的上方（为了更好地运输碱液，并对碱液量进行调控，可以在其管路上设有离心泵和流量调节阀），洗涤液储槽的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元通过管路连通；NaOH碱液槽中的碱液加入到洗涤液储槽中，对NO_x进行吸收，加入到洗涤液储槽中脱氨水和/或生活水以保证循环洗涤液的NaNO₃和NaNO₂浓度低于20%。

作为一种优选实施方式，该装置有两个依次连通的文丘里洗涤器，在两个文丘里洗涤器上分别设有含磷污水进口、尾气进口和尾气出口。

作为一种优选实施方式，在旋风分离器顶部的出气口与碱性洗涤塔的尾气进口的连通管路上设有翻板阀。

作为一种优选实施方式，为了保证NO_x的正常吸收，在NaOH碱液槽与洗涤液储槽碱液进口的连通管路上设有pH计，以使洗涤液储槽中的液体的pH控制在9~10范围内。

作为一种优选实施方式，为了保证循环洗涤液的NaNO₃和NaNO₂浓度低于20%，在洗涤液储槽的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元的连通管路上设有流量调节阀，并通过调节阀将脱氨水和/或生活水的加入量控制在5～8m³/h。

作为一种优选实施方式，还设有中和反应器，并在中和反应器和洗涤液储槽之间的连通管路上设有液位调节阀，含有大量硝态氮的洗涤液由液位调节阀控制排入中和反应器中回收利用。

作为一种优选实施方式，在NaOH碱液槽与洗涤液储槽碱液进口的连通管路上还设有离心泵。

作为一种优选实施方式，在洗涤液储槽上还设有硝酸进口管路，用于定期清理洗涤液储槽中产生的在洗涤液储槽上附着的NaNO₃和NaNO₂。

本实用新型与现有技术相比，具有如下特点：

一是装置简单，操作实现人工智能化，节约人工成本；

二是脱氟效果明显，磷矿与硝酸反应生成大量腐蚀性极强的氟化氢气体经2套串联的文丘里洗涤器处理后出口氟含量低于10mg/m³；

三是装置安全系数高，经风险评价，安全环保风险均可忽略；

四是将原本外排到大气的氮氧化物污染物以化肥原料的形式有效回收利用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的工艺流程示意图。

图中：1.文丘里洗涤器、21.1#流量调节阀、22.2#流量调节阀、3.旋风分离器、4.液封罐、5.翻板阀、6.碱性洗涤塔、7.风机、8.1#离心泵、9.洗涤液储槽、10.大烟囱、11.pH计、12.流量调节阀、13.排放阀、14.液位调节阀、15.NaOH碱液槽、16.中和反应器、17.2#离心泵、18.3#流量调节阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示的复合肥生产酸性尾气的处理装置，包括：两个依次连通的文丘里洗涤器1、1#流量调节阀21、2#流量调节阀22、旋风分离器3、液封罐4、翻板阀5、碱性洗涤塔6、风机7、1#离心泵8、洗涤液储槽9、大烟囱10、pH计11、流量调节阀12、排放阀13、液位调节阀14、NaOH碱液槽15、中和反应器16、2#离心泵17、3#流量调节阀18，在两个文丘里洗涤器1上分别设有含磷污水进口、尾气进口和尾气出口，并分别通过1#流量调节阀21和2#流量调节阀22对前后两个文丘里洗涤器中含磷污水的流量进行调节，第二个文丘里洗涤器的出口与旋风分离器3的进口连通，旋风分离器3底部的出液口与液封罐4连通，在碱性洗涤塔6侧壁上设有尾气进口，顶部设有出气口，底部设有出液口，且在碱性洗涤塔6内置鲍尔环填料层，尾气进口位于鲍尔填料层的下方，在旋风分离器3顶部的出气口与碱性洗涤塔6的尾气进口的连通管路上设有翻板阀5，旋风分离器3顶部的出气口与碱性洗涤塔6的尾气进口通过管路连通，出气口通过风机7与大烟囱10连通，碱性洗涤塔6的出液口与洗涤液储槽9的进料口连通，并在洗涤液储槽9上设有碱液进口、碱液出口和进水口，在洗涤液储槽9的底部还设有排放阀13，NaOH碱液槽15与洗涤液储槽9的碱液进口通过管路连通，且在NaOH碱液槽15与洗涤液储槽9碱液进口的连通管路上设有pH计11和2#离心泵17，洗涤液储槽9碱液出口的管路延伸至碱性洗涤塔6鲍尔填料层的上方，并在其管路上设有1#离心泵8和3#流量调节阀18，洗涤液储槽9的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元通过管路连通，且在洗涤液储槽9的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元的连通管路上设有流量调节阀12，在中和反应器16和洗涤液储槽9之间的连通管路上设有液位调节阀14，在洗涤液储槽上还设有硝酸进口管路。

来自酸解和结晶工序的酸性尾气混合进入文丘里洗涤器1内，含磷污水经流量调节阀2控制进行洗涤，以去除酸性尾气中的大量硝酸、亚硝酸（HNO₃、HNO₂）液滴及氢氟酸、二氧化硅（HF、SiO₂）与其他杂质；酸性尾气与少量洗液混合进入旋风分离器3，进入旋风分离器3的气液混合物在离心力及重力双重作用下，液体从旋风分离器3底部液封罐4排入复肥含磷污水处理系统，较干净的NO_x气体从旋风分离器3顶部中心管排出经翻板阀5从碱性洗涤塔6鲍尔环填料层下进入，在风机7的负压作用下通过填料层，从顶部排出，经过鲍尔环填料层时尾气中的NO_x与离心泵8所供的含NaOH洗涤液发生反应，生成NaNO₃、NaNO₂洗涤液一起排入洗涤液储槽9内，酸性尾气中NO_x被循环吸收完全后，由风机7排入大烟囱10进而外排进入大气；来自NaOH碱液槽15中 45%NaOH溶液经pH计11控制加入到洗涤液储槽9中NaOH溶液的量，pH控制在9～10以保证NO_x的正常吸收；生活水或脱氨水由流量调节阀12控制加入洗涤液储槽9（5～8m³/h），以保证循环洗涤液的NaNO₃和NaNO₂浓度低于20%，杂质由排放阀13定时排放；含有大量硝态氮的洗涤液由液位调节阀14控制排入中和反应器16中回收利用；定期通过硝酸进口管路向洗涤液储槽中加入硝酸，用于定期清理洗涤液储槽中产生的在洗涤液储槽上附着的NaNO₃和NaNO₂。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复合肥生产酸性尾气的处理装置，其特征在于包括：

至少一个文丘里洗涤器，用于含磷污水对酸解、酸不溶物尾气进行洗涤；

旋风分离器，文丘里洗涤器的出口与旋风分离器的进口连通；

液封罐，旋风分离器底部的出液口与液封罐连通，并将旋风分离器分离出来的液体排入复肥含磷污水处理系统进行处理；

碱性洗涤塔，在碱性洗涤塔侧壁上设有尾气进口，顶部设有出气口，底部设有出液口，且在碱性洗涤塔内置鲍尔环填料层，尾气进口位于鲍尔填料层的下方，旋风分离器顶部的出气口与碱性洗涤塔的尾气进口通过管路连通，出气口通过风机与大烟囱连通；

洗涤液储槽，碱性洗涤塔的出液口与洗涤液储槽的进料口连通，并在洗涤液储槽上设有碱液进口、碱液出口和进水口，在洗涤液储槽的底部还设有排放阀，NaOH碱液槽与洗涤液储槽的碱液进口通过管路连通，洗涤液储槽碱液出口的管路延伸至碱性洗涤塔鲍尔填料层的上方，洗涤液储槽的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元通过管路连通。

2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：有两个依次连通的文丘里洗涤器，在两个文丘里洗涤器上分别设有含磷污水进口、尾气进口和尾气出口。

3.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于：在旋风分离器顶部的出气口与碱性洗涤塔的尾气进口的连通管路上设有翻板阀。

4.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于：在NaOH碱液槽与洗涤液储槽碱液进口的连通管路上设有pH计。

5.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于：在洗涤液储槽的进水口与脱氨水和/或生活水供水单元的连通管路上设有流量调节阀。

6.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于：还设有中和反应器，并在中和反应器和洗涤液储槽之间的连通管路上设有液位调节阀。

7.如权利要求4所述的处理装置，其特征在于：在NaOH碱液槽与洗涤液储槽碱液进口的连通管路上还设有离心泵。

8.如权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于：在洗涤液储槽上还设有硝酸进口管路。