CN102407068A

CN102407068A - 一种用于吸收NOx的酸性水溶液及应用其净化含NOx废气的方法

Info

Publication number: CN102407068A
Application number: CN2010102936588A
Authority: CN
Inventors: 范之亮; 曹希金; 孙汉军
Original assignee: WEIFANG XINYU ENVIRONMENTAL ENGINEERING CO LTD
Current assignee: WEIFANG XINYU ENVIRONMENTAL ENGINEERING CO LTD
Priority date: 2010-09-25
Filing date: 2010-09-25
Publication date: 2012-04-11

Abstract

本发明公开了一种用于吸收NOx的酸性水溶液及应用其净化含NOx废气的方法，酸性水溶液由以下质量百分比的物质组成：H₂O₂为3％-15％，HNO₃为10％-35％，余量为水。将含NOx废气从塔底送入酸性吸收塔，所述的含NOx废气与从塔顶喷淋的酸性水溶液逆向接触处理；将从酸性吸收塔内排出的含NOx废气送入碱性吸收塔，所述含NOx废气与从塔顶喷淋的NaCO₃或NaOH水溶液逆向接触处理后从塔顶排出，所述的NaCO₃或NaOH水溶液浓度为15％-25％。本发明吸收效率高，将废气中的NOx吸收利用、变废为宝，不会造成二次污染，工艺简单可靠。

Description

一种用于吸收NOx的酸性水溶液及应用其净化含NOx废气的方法

技术领域

本发明涉及一种用于吸收NOx的酸性水溶液以及应用此溶液净化含NOx废气的方法，特别涉及生产硝酸钠、亚硝酸钠等硝酸盐部门中所产生的含NOx工艺尾气的净化方法。

背景技术

NOx是N₂O、NO、NO₂、N₂O₃、N₂O₄、N₂O₅等多种氮的氧化物的合成，其中污染大气的主要是NO、NO₂；作为几种量大面广的大气污染物之一，其危害日益严重，日前随着新的环保政策的出台和环保治理力度的不断加大，含NOx废气治理已经成为环境保护的重要组成部分，也是相关工业投产运行的首要条件。

硝酸钠和亚硝酸钠做为重要的化工原料在搪瓷、玻璃、染料、医药、食品、农业等多行业都应用广泛，目前主要的生产方法为氨气氧化生成氮氧化物气体，然后用碳酸钠或氢氧化钠吸收生成亚硝酸钠，然后利用硝酸跟亚硝酸钠反应生成硝酸钠。在生产中转化岗位的原因排出的尾气中含有一定量的NOx，其中95％以上为NO。目前NOx的控制方法主要包括：催化还原法、催化等离子体活化法、生化法、吸附法、液体吸收法。在上述各方法中，工业上应用较多的有催化还原法和液体吸收法。催化还原法对NOx的净化率较高，但是操作费用较高，气源还需加热到催化剂适宜的温度才能得以净化，同时排放气容易造成二次污染；液体吸收法由于工艺流程和设备比较简单，技术路线成熟，目前应用广泛，但是这种方法对于以NO₂为主的NOx废气处理效果较好，对于主要含NO的废气净化效率不高，因此需要寻求一种合适的吸收剂来提高处理效率。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种用于吸收NOx的酸性水溶液，采用此溶液吸收NOx不但能提高吸收效率，还能产生硝酸供生产所用，不会造成二次污染。

本发明要解决的第二个技术问题是应用本发明的酸性水溶液处理含NOx废气的方法，该方法设备投资省、运行费用低、去除效率明显、工艺简单可靠。

为解决上述第一个技术问题，本发明的酸性水溶液由以下质量百分比的物质组成：H₂O₂为3％-15％，HNO₃为10％-35％，余量为水。

优选的方式为，所述的H₂O₂质量百分含量为5％-15％，HNO₃的质量百分含量为10％-30％。

为解决上述第二个技术问题，本发明包括以下步骤：

(1)、将含NOx废气从塔底送入酸性吸收塔，所述的含NOx废气与从塔顶喷淋的酸性水溶液逆向接触处理；

(2)、将从酸性吸收塔内排出的含NOx废气送入碱性吸收塔，所述含NOx废气与从塔顶喷淋的NaCO₃或NaOH水溶液逆向接触处理后从塔顶排出，所述的NaCO₃或NaOH水溶液浓度为15％-25％。

所述含NOx废气在酸性吸收塔内的停留时间为5s-20s；所述的含NOx废气在碱性吸收塔内的停留时间为3s-10s；所述的步骤(1)、(2)中的每个塔顶喷淋液的喷淋密度为8-22m³/m².h。

所述的酸性吸收塔分为前后两级，两级酸性吸收塔由管道串联连接，所述的含NOx废气从前级酸性吸收塔塔顶排出后进入后级酸性吸收塔塔底，所述的含NOx废气在每一酸性吸收塔内的停留时间为5s-20s。

与其他液体吸收法治理含NOx废气的技术相比，本发明具有以下优点：

1、吸收液中添加了H₂O₂试剂，从而提高了脱出效率，操作方便且操作弹性大，常温操作即可取得较好的净化效果，尤其适用于氧化度低的含NOx废气(即NO占比例大的NOx废气)；

2、酸液吸收塔的喷淋吸收液反应完全后为变为高浓度的硝酸溶液可供硝酸钠转化岗位使用；碱液吸收塔的最终产品为亚硝酸钠和硝酸钠可送车间生成产品；整个工艺将废气中的NOx吸收利用、变废为宝，无二次污染，从而避免了传统水洗法、碱吸收法、酸吸收法等工艺存在的酸性废水难以回收利用，副反应多、存在二次污染等问题。同时，该方法设备投资省、运行费用低、去除效率明显、工艺简单可靠。

附图说明

图1为本发明的闭路循环工艺流程图。

具体实施方式

本发明的用于吸收NOx的酸性水溶液包括以下组分：H₂O₂和HNO₃，其质量百分比含量为：H₂O₂为3％-15％、HNO₃为10％-35％、余量为水。前述酸性水溶液按如下方法配制：取H₂O₂、HNO₃和水按所述比例在储液槽中搅拌均匀；亦可将H₂O₂溶液与稀HNO₃水溶液分别置于储液槽中，利用管道混合器混合均匀。

下面根据工艺流程来说明应用所酸性水溶液净化氨气氧化法生产硝酸钠和亚硝酸钠工艺中含NOx尾气的方法。

将含NOx废气自塔底进入第一级酸液吸收塔1，与从塔顶喷淋下来的酸性水溶液逆向接触，利用酸性水溶液对废气中的NOx进行净化；为确保处理效果，常串联两级酸液吸收塔(1、2)来对废气进行处理，两级酸性吸收塔(1、2)由管道串联连接，含NOx废气从前级酸性吸收塔1塔顶排出后进入后级酸性吸收塔2塔底，再次利用酸性水溶液对废气中的NOx进行净化，以达到较好的处理效果。废气经酸性吸收塔处理后，从塔底进入碱性吸收塔3，从塔顶喷淋下来的NaCO₃或NaOH水溶液与废气中的NOx废气进行反应，以消除废气中的酸性物质，消除酸雨的危害，处理后的NOx废气从碱性吸收塔3塔顶排出。在酸性吸收塔和碱性吸收塔底部设置有喷淋液(酸性水溶液与减性水溶液)储槽，利用循环泵将喷淋液提升至塔顶进行喷淋。酸性吸收塔(1、2)中酸性水溶液的H₂O₂含量会随反应进行而逐步消耗，为维持酸性水溶液中H₂O₂的百分含量用泵从H₂O₂储槽5中将H₂O₂泵入管道混合器7，与循环喷淋液充分混合达到规定浓度，以保证净化效率。酸性吸收塔(1、2)和碱性吸收塔3吸收液到达设定浓度后，酸性喷淋液泵至转化岗位或者酸储槽以便于浓硝酸定期回收利用，碱性喷淋液泵至两钠岗位回用。喷淋液转出后由稀硝酸储槽6向酸性吸收塔(1、2)中补充新鲜稀硝酸，由碱液储槽4向碱性吸收塔3中补充新鲜碱吸收液，继续进行喷淋吸收。图示流程中的废气在每一酸性吸收塔中的停留时间为5s-20s，在碱性吸收塔中的停留时间为5s-10s，停留时间过长将增加设备投资费用，停留时间过短将导致脱除效率降低。各塔吸收液的喷淋密度为8-22m³/m².h，如果喷淋密度过小，则NOx不能在吸收塔内进行充分的吸收；如果喷淋密度过大，不仅操作费用增加，也容易造成液泛。本发明采用塔设备、塔内件及附属设备等均采用耐腐蚀的塑料、陶瓷或不锈钢等。

实施例1

某两钠(硝酸钠、亚硝酸钠)车间尾气含NOx量为3850ppm，其中NO含量为3600ppm，从两钠尾气排放管取样口用蛇皮管以3m³/h的流量从塔底引入第一酸性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的酸性水溶液逆向接触处理后再引入一级碱性吸收塔，与从塔顶喷淋的碱性吸收液逆向接触处理。酸性水溶液的喷淋密度为18m³/m².h，含NOx废气在酸性吸收塔中的停留时间为20s；酸性水溶液的质量百分比组分为：H₂O₂3％，HNO₃ 30％，其余为水。碱性吸收液的喷淋密度为15m³/m².h，含NOx废气在碱性吸收塔中的停留时间为10s，碱性水溶液的浓度为：NaCO₃ 15％，其余为水。各塔的吸收温为常温，吸收后废气中NOx的浓度为360ppm，其中NO的浓度为350ppm。

	吸收前	吸收后	去除率(％)
				NOx浓度(ppm)	3850	360	90.65
NO浓度(ppm)	3600	350	90.28

实施例2

某两钠(硝酸钠、亚硝酸钠)车间尾气含NOx量为4500ppm，其中NO含量为4250ppm，从两钠车间中段取样口用蛇皮管以3m³/h的流量从塔底依次引入第一、第二酸性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的酸性水溶液逆向接触处理后再引入一级碱性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的碱性吸收液逆向接触处理。酸性水溶液的喷淋密度为22m³/m².h，含NOx废气在各级酸性吸收塔中的停留时间均为15s；酸性水溶液的质量百分比组分为：H₂O₂ 5％，HNO₃ 35％，其余为水。碱性吸收液的喷淋密度为18m³/m².h，含NOx废气在碱性吸收塔中的停留时间为10s，碱性水溶液的浓度为：NaCO₃ 25％，其余为水。各塔的吸收温度为常温，吸收后废气中NOx的浓度为390ppm，其中NO的浓度为375ppm。

	吸收前	吸收后	去除率(％)
				NOx浓度(ppm)	4500	390	91.33
NO浓度(ppm)	4250	375	91.17

实施例3

某两钠(硝酸钠、亚硝酸钠)车间尾气含NOx量为4200ppm，其中NO含量为3980ppm，从两钠车间中段取样口用蛇皮管以3m³/h的流量从塔底依次引入第一、第二酸性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的酸性水溶液逆向接触处理后再引入一级碱性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的碱性吸收液逆向接触处理。酸性水溶液的喷淋密度为20m³/m².h，含NOx废气在各级酸性吸收塔中的停留时间均为15s；酸性水溶液的质量百分比组分为：H₂O₂ 15％，HNO₃ 10％，其余为水。碱性吸收液的喷淋密度为8m³/m².h，含NOx废气在碱性吸收塔中的停留时间为7s，所述的碱性水溶液的浓度为：NaCO₃20％，其余为水。各塔的吸收温度为常温，吸收后废气中NOx的浓度为280ppm，其中NO浓度为270ppm。

	吸收前	吸收后	去除率(％)
				NOx浓度(ppm)	4200	280	93.33
NO浓度(ppm)	3980	270	93.22

实施例4

某两钠(硝酸钠、亚硝酸钠)车间尾气含NOx量为5600ppm，其中NO含量为5270ppm，从两钠车间中段取样口用蛇皮管以3m³/h的流量从塔底依次引入第一、第二酸性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的酸性水溶液逆向接触处理后再引入一级碱性吸收塔，与从塔顶喷淋下来的碱性吸收液逆向接触处理。酸性水溶液的喷淋密度为8m³/m².h，含NOx废气在各级酸性吸收塔中的停留时间均为5s；酸性水溶液的质量百分比组分为：H₂O₂ 10％，HNO₃ 35％，其余为水。碱性吸收液的喷淋密度为22m³/m².h，含NOx废气在碱性吸收塔中的停留时间为3s，碱性水溶液的浓度为：NaCO₃ 25％，其余为水。各塔的吸收温度为常温，吸收后废气中NOx的浓度为280ppm，其中NO浓度为270ppm。

	吸收前	吸收后	去除率(％)
				NOx浓度(ppm)	5600	280	95.0
NO浓度(ppm)	5270	270	94.88

前述实施例中的碱性水溶液可以用同等质量百分比的NaOH水溶液代替，而处理效果一样。含NOx废气净化过程中存在的主要反应如下：

NO+H₂O₂→NO₂+H₂O

NO+NO₂→N₂O₃

N₂O₃+H₂O→2HNO₂

HNO₂+H₂O₂→HNO₃+H₂O

2HNO₃+NaCO₃→2NaNO₃+H₂O+CO₂↑

2HNO₂+NaCO₃→2NaNO₂+H₂O+CO₂↑

Claims

1.一种用于吸收NOx的酸性水溶液，其特征是由以下质量百分比的物质组成：H₂O₂为3％-15％，HNO₃为10％-35％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的用于吸收NOx的酸性水溶液，其特征是所述的H₂O₂质量百分含量为5％-15％，HNO₃的质量百分含量为10％-30％。

3.应用权利要求1或2所述的酸性水溶液净化含NOx废气的方法，其特征是包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的酸性水溶液净化含NOx废气的方法，其特征是所述含NOx废气在酸性吸收塔内的停留时间为5s-20s。

5.根据权利要求3所述的酸性水溶液净化含NOx废气的方法，其特征是所述的含NOx废气在碱性吸收塔内的停留时间为3s-10s。

6.根据权利要求3所述的酸性水溶液净化含N0x废气的方法，其特征是所述的步骤(1)、(2)中的每个塔顶喷淋液的喷淋密度为8-22m³/m².h。

7.根据权利要求3所述的酸性水溶液净化含NOx废气的方法，其特征是所述的酸性吸收塔分为前后两级，两级酸性吸收塔由管道串联连接，所述的含NOx废气从前级酸性吸收塔塔顶排出后进入后级酸性吸收塔塔底，所述的含NOx废气在每一酸性吸收塔内的停留时间为5s-20s。