一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺制造技术

本发明专利技术属于工业废气处理技术领域，具体为一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺。包括以下步骤：1)将含氮氧化物废气、新鲜氧气和循环气进行混合，经压缩或压缩冷却后进入一级吸收塔；2)一级吸收塔中多段吸收反应；3)一级吸收塔小部分含氮氧化物气体进入二级吸收塔进行多段吸收反应等。经本发明专利技术循环氧化吸收工艺处理后，废气中的氮氧化物浓度可降至100mg/Nm3以下，氮氧化物吸收率高达99.99％，副产物稀硝酸可供生产装置再次使用，且投资低、无二次污染，可有效解决目前高浓度氮氧化物废气处理工艺氮氧化物脱除率低、高投资和高能耗问题。资和高能耗问题。资和高能耗问题。

【技术实现步骤摘要】
一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺


[0001]本专利技术属于工业废气处理
，具体为一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NO
x
)主要包括N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等，它主要来源于硝酸厂、氮肥厂、燃料厂、炸药厂、硫酸厂、催化剂厂等应用硝酸企业的排放，是形成光化学烟雾、硝酸型酸雨，破坏臭氧层的主要大气污染物之一。因此，国内外都制订了非常严格的氮氧化物排放标准。GB16297
‑
1996《大气污染物综合排放标准》中规定60米烟囱的氮氧化物的最高允许排放浓度不大于240mg/m3，GB31573
‑
2015《无机化学工业污染物排放标准》中规定氮氧化物的排放限值为100mg/m3。
[0003]工业上氮氧化物废气的方法主要有还原法、生物法、吸附法、液体吸收法和等离子体活化法等。液体吸收法中，若采用水/稀硝酸作为吸收剂，既保证了尾气中氮氧化物的排放指标，也将脱除的NO
x
回收为稀硝酸，有助于实现全过程控制和清洁生产。
[0004]目前，水/稀硝酸湿法脱除废气NO
x
的装置大都采用多级串联吸收，由于氮氧化物废气中含有NO，且水吸收NO2后会二次生成NO，因此NO的氧化问题一直影响着吸收效率。尽管高压下可以较大提高氮氧化物的氧化度，从而提高氮氧化物的吸收率，但较高压力同时带来了能耗问题，操作费用大幅攀升，且当NO
xr/>脱除至300mg/Nm3以下时，更低的NO
x
浓度指标很难实现。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对现有技术的不足，提供一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺。本专利技术补入新鲜氧气，在高效传质内件的作用下，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与吸收剂稀硝酸逆流接触反应生成硝酸和一氧化氮；塔内每段底部的吸收液抽出冷却、移热后返回塔内，吸收塔顶未反应含氮氧化物循环气回到原料气入口，实现氮氧化物在系统内循环氧化吸收。采用本工艺净化气体中的氮氧化物浓度可低至100mg/Nm3，且投资低、能耗低、废物和污染物排放近零，可有效解决目前水/稀硝酸湿法脱除废气NO
x
的高投资、高能耗和脱除精度问题。
[0006]为实现以上专利技术目的，本专利技术的具体技术方案为：
[0007]一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]1)含氮氧化物气体、新鲜氧气和返回的循环气混合、压缩(冷却按需)后进入一级吸收塔。
[0009]2)一级吸收塔采用多段吸收反应，其中，在每一吸收反应段，上升气体中的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮；二氧化氮与下降的稀硝酸逆流接触反应生成硝酸和一氧化氮；每一吸收反应段底部的大部分稀硝酸由集液箱收集，通过循环液泵抽出冷却后返回该
段顶部进行循环吸收；小部分硝酸向下溢流至上一吸收反应段顶部。一级吸收塔塔釜累积的稀硝酸作为产品送去稀硝酸储罐，塔顶含氮氧化物气体大部分作为循环气与含氮氧化物气体、新鲜氧气混合，进入下一轮循环氧化吸收。
[0010]3)一级吸收塔小部分含氮氧化物气体进入二级吸收塔，二级吸收塔也采用多段吸收反应，其中，吸收反应段末段的吸收液采用脱盐水，末段底部液相不循环，向下流至上一吸收反应段顶部。二级吸收塔其余吸收反应段底部的大部分稀硝酸由集液箱收集，通过循环液泵抽出冷却后返回该段顶部进行循环吸收；小部分硝酸向下溢流至上一吸收反应段顶部。二级吸收塔塔釜累积的稀硝酸送入一级吸收塔塔顶作为吸收液。塔顶采用压力控制，氮氧化物浓度低至100mg/Nm3的塔顶气可直接对大气排放。
[0011]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述含氮氧化物气体为含NO
x
(N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5)的气体，本专利技术处理含氮氧化物气体包括硝酸厂、氮肥厂、燃料厂、炸药厂、硫酸厂、催化剂厂等生产和应用硝酸企业排放的高浓度氮氧化物气体，氮氧化物摩尔含量不小于50％。
[0012]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述新鲜氧气为摩尔组成99.6％以上的纯氧或90％以上的富氧，剩余组分为氮气等惰性气体。新鲜氧气的流量确定原则：氧气中有效氧摩尔流量与原料气体中折算一氧化氮(含二氧化氮吸收再生成一氧化氮)摩尔流量的比值不小于0.6。
[0013]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述压缩后的压力为0.01～1.0MPaG，所述冷却后的温度为10～40℃。当压缩后气体温升不高于60℃时，可省去冷却步骤。
[0014]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述吸收反应段可以为填料段、塔板段、高效内件传质段，也可为填料段、塔板段、高效内件传质段的自由组合。
[0015]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，处理的氮氧化物气体在所述每一吸收反应段的停留时间不小于5秒。
[0016]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，一级吸收塔的的吸收反应段数量为2～5级，二级吸收塔的的吸收反应段数量为2～5级；一级吸收塔和二级吸收塔内的吸收反应段具体数量，根据产品稀硝酸的所需浓度和处理后气体氮氧化物浓度的指标要求确定。
[0017]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述集液箱可为带升气管集液盘等塔内件型式，也可为塔外部集液缓冲箱。
[0018]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述抽出循环液冷却后的温度为10～40℃。
[0019]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，一级吸收塔和二级吸收塔的每一吸收反应段操作温度为10～40℃。
[0020]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，根据原料气体氮氧化物的含量，计算一氧化氮氧化、二氧化氮吸收的总放热量，以保证一级吸收塔和二级吸收塔各吸收反应段操作温度为原则，确定所述循环液泵
的流量。
[0021]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述一级吸收塔塔釜的稀硝酸产品质量浓度为10～40％。
[0022]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺的一个具体实施例，所述一级吸收塔循环气摩尔流量与一级吸收塔塔顶气总摩尔流量的比值为0.01～0.99。
[0023]根据本专利技术所述一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种废气中高浓度氮氧化物的循环氧化吸收制稀硝酸的工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)将含氮氧化物废气、新鲜氧气和循环气进行混合，经压缩或压缩冷却后进入一级吸收塔；2)一级吸收塔采用多段吸收反应，其中，在每一吸收反应段，上升气体中的一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮；二氧化氮与下降的稀硝酸逆流接触反应生成硝酸和一氧化氮；每一吸收反应段底部的大部分稀硝酸由集液箱收集，通过循环液泵抽出冷却后返回该段顶部进行循环吸收；小部分硝酸向下溢流至上一吸收反应段顶部；一级吸收塔塔釜累积的稀硝酸作为产品送去稀硝酸储罐，塔顶含氮氧化物气体大部分作为循环气与含氮氧化物气体、新鲜氧气混合，进入下一轮循环氧化吸收；3)一级吸收塔小部分含氮氧化物气体进入二级吸收塔，二级吸收塔也采用多段吸收反应，其中，吸收反应段末段的吸收液采用脱盐水，末段底部液相不循环，向下流至上一吸收反应段顶部；二级吸收塔其余吸收反应段底部的大部分稀硝酸由集液箱收集，通过循环液泵抽出冷却后返回该段顶部进行循环吸收；小部分硝酸向下溢流至上一吸收反应段顶部；二级吸收塔塔釜累积的稀硝酸送入一级吸收塔塔顶作为吸收液；塔顶采用压力控制，氮氧化物浓度低至100mg/Nm3以下的塔顶气可直接对大气排放。2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述含氮氧化物废气为含NO
x
的气体，含氮氧化物废气、新鲜氧气和循环气混合后，氮氧化物摩尔含量不小于50％。3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述新鲜氧气为摩尔组成99.6％以上的纯氧或氧气含量90％以上的富氧，剩余组分为氮气等惰性气体。4.如权利要求1或3所述的工艺，其特征在于，所述新鲜氧气的流量确定原则：氧气中有效氧摩尔流量与原料气体中折算一氧化氮摩尔流量的比值不小于0.6，一级吸收塔循环气摩尔流量与一级吸收塔塔顶气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊宏，何洋，陶涛，张新波，彭奕，蹇守华，冉世红，吴路平，郭游博，余红，丰世明，高平，赵鹏，刘琴，陈建宇，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：