一种含氮废气的资源化处理方法及设备技术

本发明专利技术涉及含氮废气资源化处理技术领域，具体公开了一种含氮废气的资源化处理方法及设备，包括步骤，(a)配制磷酸稀溶液；(b)一级吸收；(b1)将磷酸稀溶液输入到第一雾化器；(b2)将含氮废气输送至第一气体分布器；(b3)磷酸稀溶液与含氮废气逆流接触反应，生成第一混合液；(c)催化氧化；(c1)将固相催化剂填充到固定床反应器；(c2)将处理后的废气输送到固定床反应器；(c3)将氧气通入固定床反应器；(d)二级吸收；(d1)将混合后的剩余废气和氧气，输送到第二气体分布器；(d2)将氢氧化钾溶液输入到第二雾化器中进行反应，生成含有第二混合液。本发明专利技术具有资源利用率较高、对废气的吸收率较高和处理成本较低的特点。处理成本较低的特点。处理成本较低的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种含氮废气的资源化处理方法及设备


[0001]本专利技术涉及含氮废气资源化处理
，特别涉及一种含氮废气的资源化处理方法及设备。

技术介绍

[0002]随着近几年工业的迅猛发展，有机含氮化合物、无机铵盐的使用范围和用量显著增长，产生的含氮废气规模正在扩大，在化工生产过程中会产生大量恶臭、刺激性废气，例如氨气、三甲胺、甲酰胺、二氧化氮等典型无机氨、有机胺类和氮氧化合物，排放量大的同时不仅对环境造成污染，还对现场操作人员身体健康造成伤害，极大制约了化工行业的健康发展。因此，含氮废气已是污染控制的主要对象之一。
[0003]目前，常采用物理化学方法处理此类废气，主要包括吸附法、吸收法、热破坏法和等离子体等方法。吸附法常使用活性炭作为吸附介质，但活性炭对非极性化合物有较好的吸附效果，对极性物质(如甲胺类物质)吸附性能较差，存在吸附容量低、穿透时间短、更换周期频繁和运行成本高等问题；吸收法不适用于污染物间断排放和污染负荷变化大等情况，此外吸收后的废液易造成二次污染；热破坏法运行成本昂贵，鲜有企业能够承受，同时存在设备安全性的问题；等离子技术是较新型的处理技术，投入较大，安全性低、运行维护费用较高。
[0004]随着耕地面积及农业人口的减少，通过施用肥料来提高作物产量，已经成为农业发展的趋势。肥料的种类多种多样，根据肥效来分，肥料可以分为氮肥、钾肥、磷肥以及复合肥。工业上利用化学或生物合成技术来制备肥料，存在能耗较高、污染较大和废弃物排放较多等问题。因此，寻求一种安全、环保、绿色和经济的化肥制备工艺，具有重大意义。
[0005]公开号为“CN106348267A”公开了一种含氮磷废水生产磷酸二铵的方法，具体是将磷酸一铵生产过程中产生的含氮磷废水输送到磷酸二铵尾气洗涤器作为洗液补水，洗涤吸收磷酸二铵装置尾气；再将磷酸二铵尾气洗涤循环液输送到洗涤器与浓磷酸按比例混合后吸收来自磷酸二铵装置干线含尘、氨的废气；浓磷酸与洗涤器洗液输送到管式反应器储槽混合配酸达到磷酸二铵管式反应器反应所需要的比重及中和度；经配比适宜的混酸送入管式反应器与液氨反应生成料浆迅速喷入造粒机床层造粒；其通过回收利用磷酸一铵装置生产过程中产生的含氮磷废水生产磷酸二铵产品，但是仍存在对废水中氮磷元素利用率交底的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了解决现有对含氮废气处理方法中所存在的上述技术问题，提供了一种含氮废气的资源化处理方法及设备，它具有资源利用率较高、对废气的吸收率较高和处理成本较低的特点。
[0007]本专利技术的第一种技术方案：一种含氮废气的资源化处理方法，包括以下步骤：
[0008](a)配制磷酸稀溶液；
[0009]所述磷酸稀溶液的配制包括以下步骤，
[0010](a1)将适量的磷酸浓溶液加入第一反应釜中；
[0011](a2)将适量的去离子水加入第一储罐中；
[0012](a3)启动第一反应釜中的搅拌器，将步骤(a2)中的去离子水加入到第一反应釜中，对磷酸浓溶液稀释后，即得磷酸稀溶液；
[0013](b)一级吸收；
[0014](b1)将步骤(a3)中的磷酸稀溶液输入到第一吸收塔顶部的第一雾化器中，磷酸稀溶液从第一雾化器向下喷淋雾化；
[0015](b2)将含氮废气输送至第一吸收塔底部的第一气体分布器中，含氮废气被第一气体分布器分散于第一吸收塔中；
[0016](b3)将步骤(b1)雾化后的磷酸稀溶液与步骤(b2)中分散后的含氮废气逆流接触反应，生成含有一定浓度磷酸铵盐的第一混合液；
[0017](b4)将步骤(b3)中的第一混合液送入至第二反应釜中，进行减压蒸馏后，得磷酸铵盐固体和水；
[0018](b5)将步骤(b4)中的水回流到第一储罐中再利用；
[0019](b6)将步骤(b4)中的磷酸铵盐固体输送到第二储罐中；
[0020](c)催化氧化；
[0021](c1)将固相催化剂填充到固定床反应器中；
[0022](c2)将步骤(b3)处理后的废气输送到步骤(c1)中的固定床反应器中；
[0023](c3)将氧气通入到步骤(c1)中的固定床反应器中，与步骤(c2)中的废气在固定床反应器中进行催化氧化反应；
[0024](d)二级吸收；
[0025](d1)将步骤(c3)混合后的剩余废气和氧气，输送到第二吸收塔内底部的第二气体分布器中；
[0026](d2)取适量氢氧化钾溶液加入第三储罐中，并将第三储罐中的氢氧化钾溶液输入到第二吸收塔顶部的第二雾化器中，氢氧化钾溶液从第二雾化器向下喷淋雾化，与步骤(d1)中的混合气体逆流接触进行反应，生成含有一定浓度硝酸钾的第二混合液；
[0027](d3)将第二混合液送入至第三反应釜中，进行减压蒸馏后，得到硝酸钾固体和水；
[0028](d4)将步骤(d3)中的水回流到第一储罐中再利用；
[0029](d5)将步骤(d3)中硝酸钾固体输送到第四储罐中。
[0030]本专利技术通过先在第一反应釜中加入磷酸浓溶液，再通过添加去离子水的方式对磷酸浓溶液进行稀释，精确控制去离子水的加入量，从而配制成需要浓度的磷酸稀溶液；将配制好的磷酸稀溶液通过第一雾化器从第一吸收塔的顶部雾化喷洒到第一吸收塔内，将需要处理的含氮废气通过第一气体分布器从第一吸收塔的底部分散在第一吸收塔内，含氮废气从下往上缓慢上升，雾化后的磷酸稀溶液从上往下缓慢落下，磷酸稀溶液和含氮废气逆流接触反应，磷酸稀溶液对含氮废气中的无机氨进行吸收后生成磷酸铵盐溶液，再将磷酸铵盐溶液减压蒸馏后得到磷酸铵盐固体和水，水回流至第一储罐中再利用，磷酸铵盐固体作为复合肥(氮肥+磷肥)为农业生产提供了一定经济来源，既进一步保护了环境，又提高了资源利用率，节约了资源，整个过程反应速率较快，磷酸稀溶液对含氮废气中无机氨的吸收效
率较高，为后续处理过程与工艺打下了良好的基础，保证了含氮废气中无机氨被充分吸收；本专利技术通过在固定床反应器中填充固相催化剂，再向固定床反应器中通入氧气，采用催化氧化的方式将废气中的一氧化氮进行催化氧化反应后变成二氧化氮气体，从而能被后续的碱液充分的吸收处理，其中氧气的加入也能对整个反应体系进行加压，能对反应消耗的气体进行在线压力补偿，极大地提高了对一氧化氮的反应效率；本专利技术将配制好的氢氧化钾溶液通过第而雾化器从第而吸收塔的顶部雾化喷洒到第而吸收塔内，将需要处理的二氧化氮气体通过第二气体分布器从第二吸收塔的底部分散在第二吸收塔内，二氧化氮气体从下往上缓慢上升，雾化后的氢氧化钾溶液从上往下缓慢落下，氢氧化钾溶液和二氧化氮气体逆流接触反应，氢氧化钾溶液对二氧化氮气体吸收反应后生成硝酸钾溶液，再将硝酸钾溶液减压蒸馏后得到硝酸钾固体和水，水回流至第一储罐中再利用，硝酸钾固体作为复合肥(氮肥+钾肥)，有效节约了后续处理的投资成本的同时，进一步实现对废气的资源化处理；整个二氧化氮气体的通入过程中都伴随着氧气一起通入，氧气始终能对废气中残留的一氧化氮进行氧化反应，使得对废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氮废气的资源化处理方法，其特征是：包括以下步骤，(a)配制磷酸稀溶液；所述磷酸稀溶液的配制包括以下步骤，(a1)将适量的磷酸浓溶液加入第一反应釜中；(a2)将适量的去离子水加入第一储罐中；(a3)启动第一反应釜中的搅拌器，将步骤(a2)中的去离子水加入到第一反应釜中，对磷酸浓溶液稀释后，即得磷酸稀溶液；(b)一级吸收；(b1)将步骤(a3)中的磷酸稀溶液输入到第一吸收塔顶部的第一雾化器中，磷酸稀溶液从第一雾化器向下喷淋雾化；(b2)将含氮废气输送至第一吸收塔底部的第一气体分布器中，含氮废气被第一气体分布器分散于第一吸收塔中；(b3)将步骤(b1)雾化后的磷酸稀溶液与步骤(b2)中分散后的含氮废气逆流接触反应，生成含有一定浓度磷酸铵盐的第一混合液；(b4)将步骤(b3)中的第一混合液送入至第二反应釜中，进行减压蒸馏后，得磷酸铵盐固体和水；(b5)将步骤(b4)中的水回流到第一储罐中再利用；(b6)将步骤(b4)中的磷酸铵盐固体输送到第二储罐中；(c)催化氧化；(c1)将固相催化剂填充到固定床反应器中；(c2)将步骤(b3)处理后的废气输送到步骤(c1)中的固定床反应器中；(c3)将氧气通入到步骤(c1)中的固定床反应器中，与步骤(c2)中的废气在固定床反应器中进行催化氧化反应；(d)二级吸收；(d1)将步骤(c3)混合后的剩余废气和氧气，输送到第二吸收塔内底部的第二气体分布器中；(d2)取适量氢氧化钾溶液加入第三储罐中，并将第三储罐中的氢氧化钾溶液输入到第二吸收塔顶部的第二雾化器中，氢氧化钾溶液从第二雾化器向下喷淋雾化，与步骤(d1)中的混合气体逆流接触进行反应，生成含有一定浓度硝酸钾的第二混合液；(d3)将第二混合液送入至第三反应釜中，进行减压蒸馏后，得到硝酸钾固体和水；(d4)将步骤(d3)中的水回流到第一储罐中再利用；(d5)将步骤(d3)中硝酸钾固体输送到第四储罐中。2.根据权利要求1所述的一种含氮废气的资源化处理方法，其特征是：还包括步骤，(e)在线监测；(e1)通过密度计在线调整第一反应釜中去离子水的流量，控制磷酸稀溶液浓度；(e2)通过第一温度计在线调节第一反应釜外第一控温夹套内的冷却水流量，控制第一反应釜内的温度达到某一设定值；(e3)通过第二温度计在线调节第一吸收塔外第二控温夹套内的冷却水流量，控制第一吸收塔内的温度达到某一设定值；
(e4)通过第四温度计在线调节第二吸收塔外第四控温夹套内的冷却水流量，控制第二吸收塔内的温度达到某一设定值；(e5)通过第三温度计在线调节固定床反应器外第三控温夹套内的冷却水流量，控制固定床反应器内的温度达到某一设定值；(e6)在步骤(b)中的第一吸收塔上连接氨气检测仪，所述氨气检测仪在线联锁磷酸稀溶液第三背压阀，通过在线调节第三背压阀开度大小，调节磷酸稀溶液流量；(e7)在步骤(c)中的固定床反应器上连接有还原态氮检测仪，所述还原态氮检测仪在线联锁氧气第十背压阀，通过在线调节第十背压阀开度大小，调节氧气流量；(e8)在步骤(d)中的第二吸收塔上连接有总氮检测仪，所述总氮检测仪在线联锁氢氧化钾溶液第十四背压阀与氧气第十三背压阀，通过在线调节第十四背压阀和第十三背压阀开度大小，调节氢氧化钾溶液流量与氧气流量。3.根据权利要求2所述的一种含氮废气的资源化处理方法，其特征是：还包括步骤，(f)排出废气；通过观察步骤(e8)中总氮检测仪示数，判断废气中总氮含量是否达标；若废气中总氮含量低于排放标准，则废气经过管道排放到大气中；若废气中总氮含量高于排放标准，则废气继续留在第二吸收塔中，通过在线总氮检测仪关闭排空第十六背压阀，增大氢氧化钾溶液第十四背压阀和氧气第十三背压阀的开度，继续进行处理，直至废气达标，排放至大气中为止。4.根据权利要求1所述的一种含氮废气的资源化处理方法，其特征是：所述步骤(a1)中磷酸浓溶液的质量浓度为50％～70％；；所述步骤(a3)中磷酸稀溶液的温度为20℃～40℃；所述步骤(a3)中磷酸稀溶液的质量浓度为30％～35％；所述步骤(b1)中磷酸稀溶液的流速为60mL/min～80mL/min；所述步骤(b2)中含氮废气的流速为15mL/min～25mL/min；所述步骤(b3)中的反应时间为30min～90min；所述步骤(b3)中的反应温度为30℃～40℃；所述步骤(b3)中的反应压力为1MPa～4MPa。5.根据权利要求1所述的一种含氮废气的资源化处理方法，其特征是：所述步骤(c1)中的固相催化剂为过渡金属化合物；所述过渡金属化合物为Ce2O3、CeO2、Ce2(CO3)3、xCe2O3·
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x)CuO、Ce
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Cu、Ce
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Fe、Ce
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Mn、Ce
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Cr、MnO2、MnO、xMn2O3·
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x)CuO、xMnO
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x)CuO、Mn3O4、Mn(OH)2、MnCO3、xFe2O3·
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x)MnO2、xFe...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏，邱玲，张洪江，胡平，黄小兰，
申请(专利权)人：江西星火航天新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：