硝基氯苯裝置氮氧化物廢氣的處理
余壽紅
(江蘇揚農(nóng)化工集團有限公司,江蘇揚州225000)
摘要:介紹了硝基氯苯裝置氮氧化物廢氣的危害、來源及治理現(xiàn)狀,并介紹了循環(huán)吸收法處理氮氧 化物尾氣的工藝原理和流程。
關(guān)鍵詞:氮氧化物;廢氣;循環(huán)吸收法;吸收塔
1氮氧化物的危害
氮氧化物是指一系列由氮元素和氧元素組成的 化合物,包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,通常用 分子式NOx來表示。除二氧化氮以外,其他氮氧化 物均極不穩(wěn)定,遇光、濕或熱變成二氧化氮及一氧化 氮,一氧化氮又變?yōu)槎趸Ｒ虼?職業(yè)環(huán)境中接 觸的是幾種氣體混合物常稱為硝煙(氣),主要為一 氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮為主。
氮氧化物對人體的危害很大,可直接導致人體的 呼吸道損傷,而且是一種致癌物。氮氧化物會使植物受 損傷甚至死亡,在陽光的催化作用下,易與碳氫化物發(fā) 生復雜的光化反應(yīng),產(chǎn)生光化學煙霧,導致嚴重的大氣 污染。氮氧化物會導致臭氧層的破壞,也易與水氣結(jié)合 成為含有硝酸成分的酸雨。
2硝基氯苯裝置氮氧化物尾氣的來源 硝基氯苯是由氯化苯和含硝酸的硝化劑進行硝 化反應(yīng)后生成的。在正常運行情況下,會產(chǎn)生大量含有氮氧化物的廢氣,主要成分為空氣、NOx和少量有 機物,其中NOx的體積分數(shù)約為400×10-6。其來源 主要有:(1)貯運過程中硝酸發(fā)生分解放出氧化氮; (2)硝化工藝中硝酸是過量的,這樣就會有一部分硝 酸在溫度比較高的硝化條件下發(fā)生分解,產(chǎn)生氮氧 化物;(3)硝化反應(yīng)中會發(fā)生氧化副反應(yīng),導致氮氧 化物的生成;(4)完成硝化反應(yīng)的廢酸被送到廢酸濃 縮裝置中回收,這些廢酸中含有亞硝基硫酸 (NOHSO4),在濃縮前亞硝基硫酸被脫除掉,在脫除 過程中會產(chǎn)生氮氧化物。
3氮氧化物尾氣治理現(xiàn)狀和方法
目前,處理氮氧化物廢氣的方法主要有吸收法、 催化還原法、燃燒法、吸附法、膜法、電化學法、脈沖 電暈法及生化法等。其中,吸收法因具有流程短、工 藝簡單、投資少、運行費用低、管理簡便等特點而在 硝基氯苯行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。由于氮氧化物的吸 收過程,在氣相和液相中都存在著數(shù)種可逆與不可逆反應(yīng),使得處理難度較大,目前國外一般采用中壓 或高壓吸收來實現(xiàn),但加壓處理除了對設(shè)備提出更 高的要求外,操作費用也會隨著壓力的提高而上升。 采用填料塔技術(shù)用堿液和水循環(huán)吸收處理硝基氯苯 裝置的氮氧化物尾氣,處理結(jié)果完全達到國家環(huán)保 要求。
4循環(huán)吸收法處理工藝及效果
氮氧化物尾氣中的NOx主要為NO2和NO,NO與水不發(fā)生反應(yīng),但在常溫常壓下NO很容易被空 氣中的O2氧化成NO2。NO2再與NaOH反應(yīng)生成 NaNO2及NaNO3,反應(yīng)方程式如下:
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
工藝流程見圖1。
來自硝化反應(yīng)裝置、廢酸濃縮裝置等的氮氧化 物尾氣進入堿洗吸收塔底部,自下而上依次經(jīng)過各 層填料,在塔板間與空氣混合進行氧化反應(yīng),生成 NaNO3和NaNO2后的氣體(堿洗塔和堿液循環(huán)罐尾 氣)進入水洗吸收塔底部,與水洗吸收塔內(nèi)自上而下 的水吸收液逆向流動,被接觸吸收后自塔頂被噴射 式真空泵排出,進入洗水循環(huán)罐,進行水封處理后, 由排氣筒高空排放。
自堿洗吸收塔塔頂排放的塔頂尾氣中NOx的 體積分數(shù)約為400×10-6,經(jīng)水洗吸收塔進一步吸收 NOx后,NOx的體積分數(shù)為200×10-6,再經(jīng)尾氣水吸 收后,NOx的體積分數(shù)低于180×10-6,遠遠小于國家 大氣排放標準(60 m煙囪排放的廢氣中氮氧化物的 體積分數(shù)≤240×10-6)。
5結(jié)束語
(1)本技術(shù)采用多塔串聯(lián)常壓循環(huán)處理含氮氧 化物工藝尾氣,從生產(chǎn)工段出來的工藝尾氣,混入一 定量的空氣后,首先進入堿吸收塔,一方面氮氧化物 迅速被液相吸收,另一方面氣相夾帶過來的酸液被中和,起到了保護處理設(shè)備的作用。
(2)氮氧化物氣體的吸收過程在氣相和液相中 存在數(shù)種可逆與不可逆反應(yīng),加上吸收NOx是放熱 過程,不利于吸收過程的進行。目前國外硝酸生產(chǎn)企 業(yè)多采用高壓法來解決此問題,但能耗和對設(shè)備的 強度、制造、控制、安全等要求較高。在常壓下實現(xiàn)對 含NOx廢氣的處理,可以節(jié)約大量處理費用。
(3)本裝置采用填料塔吸收,效果好,操作方便, 裝置能力可調(diào),可推廣應(yīng)用于同類硝化反應(yīng)和硝酸 生產(chǎn)尾氣的處理。
(4)將稀堿、水等吸收液回收利用,減少了二次 污染。
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來源：中國化學試劑網(wǎng)
