【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于化工尾气处理领域，涉及到有机氟化工行业生产过程产生的尾气污染物治理，具体的说是基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法。
技术介绍
1、近10年来，国家加大大气污染治理，工业烟气中的氮氧化物脱除技术日趋完善，主要技术有scr(选择性催化还原)、sncr(选择性非催化还原)、氧化吸收法、络合吸收法、吸附法、活性炭法等几种技术方案，应用过程日益成熟。对比不同脱硝技术，如下表所列，尽管脱硝效果均能满足国家排放标准，但都存在一定的不足。其中活性炭法从原理上分析具有scr和吸附法的双重效果。
2、表1：nox末端控制技术对比
3、
4、
5、由于半导体及化工等行业产生的含氮氧化物废气量小、浓度高，目前一般采用高级氧化法。该方法是基于氮氧化物中的二氧化氮溶于水生成硝酸和一氧化氮的原理，通过氧化剂将废气中的一氧化氮氧化为二氧化氮再进行液相吸收，脱除氮氧化物。该方案投资较少，反应过程温和，但脱硝效率低，氧化剂腐蚀性大。
6、近几年，随着氟化工产业的发展，由此产生氮氧化物治理问题越来越突出。氟苯是一种重要的化工中间体，在医药、染料等行业有广泛的应用。氟苯生产的利润较高，但生产过程中由于存在副反应：2hno2→no+no2+水，产生大量的氮氧化物随合成尾气外排，氮氧化物浓度达到20000-40000mg/nm3，传统的scr脱硝催化剂无法承受如此高浓度的氮氧化物冲击。
7、更严重的是尾气中还含有大量的hf、氟苯以及少量vocs，进一步提高了对氮氧化物
8、本专利技术正是针对上述问题，开发了基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种工艺路线简洁、清洁环保、稳定高效、脱硝效率高的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法。
2、本专利技术方法包括向合成反应釜内依次加入无水hf、苯胺、nano2等组分经成盐、重氮化、热解等反应，生成氟苯以及含有氟化氢、氟苯、氮氧化物、氮气等组分的合成尾气，所述合成尾气经深冷换热器深冷脱氟苯、二氧化氮和部分氟化氢后进入活性炭吸附塔，通过向进入活性炭吸附塔的深冷尾气周期性喷入氨气和空气，营造活性炭吸附塔的吸附、脱硝不同工艺环境，对吸附、脱硝后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经凝脱水后返回合成反应釜内再利用。
3、所述合成尾气经深冷换热器通过-100℃以下低温冷媒间接冷却到-85℃以下，99.99％以上的氟苯、二氧化氮和氟化氢以及部分一氧化氮被冷凝拦截下来返回到合成反应釜内资源化利用，冷凝后的深冷尾气经脱硝换热器换热升温到100-120℃，再经活性炭吸附塔吸附并辅助脱硝后进入脱硝反应器进一步脱硝净化。
4、向进入活性炭吸附塔的所述深冷尾气喷入的氨气和空气流量分别为进塔氮氧化物摩尔流量的20-30％；所述深冷尾气与喷入的氨气和空气混合后经活性炭吸附塔吸附后，深冷尾气中经深冷后残留下来的少量氟苯、二氧化氮和氟化氢以及部分一氧化氮被吸附下来，同时吸附下来的部分氮氧化物被还原为氮气，吸附后尾气进入脱硝反应器。
5、所述活性炭吸附塔至少由2个并联交替使用；通过设置活性炭吸附塔的吸附－解吸使用周期，定期切换；采用过热蒸汽对完成一个吸附周期后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经冷凝脱水后通入合成反应釜内参与合成反应，或进入深冷换热器除霜后进入合成反应釜内参与合成反应。
6、在所述一个吸附周期的前80-90％时间段，向进入活性炭吸附塔的深冷尾气喷入氨气和空气，在一个周期结束前的10-20％时间段，停止向进塔的深冷尾气中喷入氨气和空气，逐渐消耗活性炭吸附塔内残余的氨气和氧气。
7、所述活性炭吸附塔解吸完成后，切换引入10-20％体积百分数的深冷尾气，与活性炭吸附床层直接接触换热，冷却活性炭吸附床层，升温后的尾气进入脱硝反应器。
8、所述合成反应釜上口通过釜体定位圆台与釜盖定位圆台紧密结合连接釜盖，釜盖上安装至少3个所述深冷换热器，所述深冷换热器管程下端直接与合成反应釜连通，深冷换热器管程上端通过管道连接引风机。
9、所述3个深冷换热器冷凝-冷凝-除霜交替使用，通过设定深冷换热器出口尾气的压力上、下限值，控制冷凝-冷凝-除霜过程；当深冷换热器出口深冷尾气压力低于下限值时，切断冷媒，该深冷换热器进入除霜阶段；当深冷换热器出口深冷尾气压力高于上限值时，通入冷媒，该深冷换热器进入深冷工作阶段，交替进行。
10、从活性炭吸附床层解吸出来的解吸尾气进入低温水喷淋冷却塔，通过7℃左右的低温水喷淋冷却后进入冷凝器降温脱水，冷凝液回到喷淋冷却塔内；通过控制所述过热蒸汽温度，减少解吸蒸汽引入的冷凝水量，确保低温水中氟化氢质量浓度40％以上。
11、出活性炭吸附塔的尾气在进脱硝反应器前，经加热器加热到脱硝温度窗口后，再通过加氨气装置补充足量的空气和氨气后进入脱硝反应器脱硝净化。
12、从脱硝反应器出来的脱硝后净化尾气经脱硝换热器与深冷尾气换热后分成两部分，一部分与脱硝换热器出来的深冷尾气直接混合循环进入活性炭吸附塔内吸附、脱硝，另一部分进入净化尾气换热器与深冷尾气换热冷凝脱除部分水分后通过烟囱外排。
13、所述每台深冷换热器具有多段强化冷却段，每段强化冷却段采用冷媒循环泵将下游的冷媒回送至上游。
14、由于合成尾气中氮氧化物浓度达到20000-40000mg/nm3，为了减缓如此高浓度的尾气进入脱硝反应器对催化剂的冲击，本专利技术在脱硝反应器前创造性的设置了活性炭吸附塔进行预脱硝。这是基于活性炭具有吸附和脱硝的双重功能，通过营造有利于活性炭吸附或脱硝的条件，实现活性炭脱硝或吸附的功能转换，达到预脱硝效果，减缓尾气中高浓度氮氧化物对scr脱硝催化剂的冲击。采取的技术改进措施如下：
15、(1)深冷尾气进脱硝反应器前先进入活性炭吸附塔预脱硝。来自深冷换热器的深冷尾气在脱硝引风机的抽吸作用下经一次加氨器喷入少量氨气后进入脱硝换热器与脱硝后温度220-260℃的净化尾气换热，温度升到100-120℃进入活性炭吸附塔预脱硝，同时在活性炭的吸附作用下，深冷尾气中残留的微量hf组分被优先吸附下来(hf分子极性大，优先被吸附)，同时一氧化氮也被大量吸附下来。
16、(2)对进入活性炭吸附塔的深冷尾气喷入少量的氨气。在一次加氨器内，按尾气中氮氧化物摩尔流量的25-30％比例，向尾气中喷入氨气，混合后进入活性炭吸附塔预脱硝。
17、(3)采用至少两座活性炭吸附塔，吸附-预脱硝、解吸交替使用。两座活性炭吸附塔，一座吸附脱硝，另一座解吸备用，定期交替使用。
18、(3)对进入活性炭吸附塔的深冷尾气采取周期性喷氨方式。在一个吸附预脱硝周期的前80-90％时间段，向进入活性炭吸附塔的深冷尾气喷入氨气和空气，在一个周期结束前的10-2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，包括氟苯合成过程中来自合成反应釜的合成尾气，其特征在于，所述合成尾气经深冷换热器深冷脱氟苯、二氧化氮和部分氟化氢后进入活性炭吸附塔进行吸附，向进入活性炭吸附塔前的深冷尾气周期性喷入氨气和空气，对吸附、脱硝后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经冷凝脱水后返回合成反应釜内再利用。
2.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述合成尾气经深冷换热器通过-100℃以下低温冷媒间接冷却到-85℃以下，99.99％以上的氟苯、二氧化氮和氟化氢以及部分一氧化氮被冷凝拦截下来返回到合成反应釜内，冷凝后的深冷尾气经脱硝换热器换热升温到100-120℃，再经活性炭吸附塔吸附并辅助脱硝后进入脱硝反应器进一步脱硝净化。
3.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，向进入活性炭吸附塔的所述深冷尾气喷入的氨气和空气流量分别为进塔氮氧化物摩尔流量的20-30％；所述深冷尾气与喷入的氨气和空气混合后经活性炭吸附塔吸附后，深冷尾气中经深
4.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述活性炭吸附塔至少由2个并联交替使用；通过设置活性炭吸附塔的吸附－解吸使用周期，定期切换；采用过热蒸汽对完成一个吸附周期后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经冷凝脱水后通入合成反应釜内参与合成反应，或进入深冷换热器除霜后进入合成反应釜内参与合成反应。
5.如权利要求4所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，在所述一个吸附周期的前80-90％时间段，向进入活性炭吸附塔前的深冷尾气喷入氨气和空气，在一个周期结束前的10-20％时间段，停止向进塔的深冷尾气中喷入氨气和空气，逐渐消耗活性炭吸附塔内残余的氨气和空气。
6.如权利要求4所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述活性炭吸附塔解吸完成后，切换引入10-20％体积百分数的深冷尾气，与活性炭吸附床层直接接触换热，冷却活性炭吸附床层，升温后的尾气进入脱硝反应器。
7.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述合成反应釜的釜盖上安装至少3个所述深冷换热器，所述深冷换热器管程下端直接与合成反应釜连通，深冷换热器管程上端通过管道连接引风机。
8.如权利要求7所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述3个深冷换热器冷凝-冷凝-除霜交替使用，通过设定深冷换热器出口尾气的压力上、下限值，控制冷凝-冷凝-除霜过程；当深冷换热器出口深冷尾气压力低于下限值时，切断冷媒，该深冷换热器进入除霜阶段；当深冷换热器出口深冷尾气压力高于上限值时，通入冷媒，该深冷换热器进入深冷工作阶段，交替进行。
9.如权利要求4所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，从活性炭吸附床层解吸出来的解吸尾气进入低温水喷淋冷却塔，通过低温水喷淋冷却后进入解析尾气冷凝器降温脱水，冷凝液回到喷淋冷却塔内；通过控制所述过热蒸汽温度，减少过热蒸汽引入活性炭吸附塔内的冷凝水量，确保低温水中氟化氢质量浓度40％以上。
10.如权利要求2或3或6所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，出活性炭吸附塔的吸附尾气在进脱硝反应器前，经加热器加热到脱硝温度窗口后，再通过加氨气装置补充足量的空气和氨气后进入脱硝反应器脱硝净化。
11.如权利要求2或3所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，从脱硝反应器出来的净化尾气经脱硝换热器与深冷尾气换热后分成两部分，一部分与脱硝换热器出来的深冷尾气直接混合循环进入活性炭吸附塔内吸附、脱硝，另一部分进入净化尾气换热器与深冷尾气换热冷凝脱除部分水分后通过烟囱外排。
12.如权利要求1或7或8所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述每台深冷换热器具有多段强化冷却段，每段强化冷却段采用冷媒循环泵将下游的冷媒回送至上游。
...【技术特征摘要】
1.一种基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，包括氟苯合成过程中来自合成反应釜的合成尾气，其特征在于，所述合成尾气经深冷换热器深冷脱氟苯、二氧化氮和部分氟化氢后进入活性炭吸附塔进行吸附，向进入活性炭吸附塔前的深冷尾气周期性喷入氨气和空气，对吸附、脱硝后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经冷凝脱水后返回合成反应釜内再利用。
2.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述合成尾气经深冷换热器通过-100℃以下低温冷媒间接冷却到-85℃以下，99.99％以上的氟苯、二氧化氮和氟化氢以及部分一氧化氮被冷凝拦截下来返回到合成反应釜内，冷凝后的深冷尾气经脱硝换热器换热升温到100-120℃，再经活性炭吸附塔吸附并辅助脱硝后进入脱硝反应器进一步脱硝净化。
3.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，向进入活性炭吸附塔的所述深冷尾气喷入的氨气和空气流量分别为进塔氮氧化物摩尔流量的20-30％；所述深冷尾气与喷入的氨气和空气混合后经活性炭吸附塔吸附后，深冷尾气中经深冷后残留下来的少量氟苯、二氧化氮和氟化氢以及部分一氧化氮被吸附下来，同时吸附下来的部分氮氧化物被还原为氮气，吸附后尾气进入脱硝反应器。
4.如权利要求1所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，所述活性炭吸附塔至少由2个并联交替使用；通过设置活性炭吸附塔的吸附－解吸使用周期，定期切换；采用过热蒸汽对完成一个吸附周期后的活性炭吸附塔进行解吸，解吸尾气经冷凝脱水后通入合成反应釜内参与合成反应，或进入深冷换热器除霜后进入合成反应釜内参与合成反应。
5.如权利要求4所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在于，在所述一个吸附周期的前80-90％时间段，向进入活性炭吸附塔前的深冷尾气喷入氨气和空气，在一个周期结束前的10-20％时间段，停止向进塔的深冷尾气中喷入氨气和空气，逐渐消耗活性炭吸附塔内残余的氨气和空气。
6.如权利要求4所述的基于活性炭辅助脱硝的氟苯合成尾气污染组分资源化利用方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，杜巧英，徐峥，关家乐，秦林波，
申请(专利权)人：上海开鸿环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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