硝基氯苯装置氮氧化物废气的处理
余寿红
(江苏扬农化工集团有限公司,江苏扬州225000)
摘要:介绍了硝基氯苯装置氮氧化物废气的危害、来源及治理现状,并介绍了循环吸收法处理氮氧 化物尾气的工艺原理和流程。
关键词:氮氧化物;废气;循环吸收法;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组成的 化合物,包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,通常用 分子式NOx来表示。除二氧化氮以外,其他氮氧化 物均极不稳定,遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化 氮,一氧化氮又变为二氧化氮。因此,职业环境中接 触的是几种气体混合物常称为硝烟(气),主要为一 氧化氮和二氧化氮,并以二氧化氮为主。
氮氧化物对人体的危害很大,可直接导致人体的 呼吸道损伤,而且是一种致癌物。氮氧化物会使植物受 损伤甚至死亡,在阳光的催化作用下,易与碳氢化物发 生复杂的光化反应,产生光化学烟雾,导致严重的大气 污染。氮氧化物会导致臭氧层的破坏,也易与水气结合 成为含有硝酸成分的酸雨。
2硝基氯苯装置氮氧化物尾气的来源 硝基氯苯是由氯化苯和含硝酸的硝化剂进行硝 化反应后生成的。在正常运行情况下,会产生大量含有氮氧化物的废气,主要成分为空气、NOx和少量有 机物,其中NOx的体积分数约为400×10-6。其来源 主要有:(1)贮运过程中硝酸发生分解放出氧化氮; (2)硝化工艺中硝酸是过量的,这样就会有一部分硝 酸在温度比较高的硝化条件下发生分解,产生氮氧 化物;(3)硝化反应中会发生氧化副反应,导致氮氧 化物的生成;(4)完成硝化反应的废酸被送到废酸浓 缩装置中回收,这些废酸中含有亚硝基硫酸 (NOHSO4),在浓缩前亚硝基硫酸被脱除掉,在脱除 过程中会产生氮氧化物。
3氮氧化物尾气治理现状和方法
目前,处理氮氧化物废气的方法主要有吸收法、 催化还原法、燃烧法、吸附法、膜法、电化学法、脉冲 电晕法及生化法等。其中,吸收法因具有流程短、工 艺简单、投资少、运行费用低、管理简便等特点而在 硝基氯苯行业有着广泛的应用。由于氮氧化物的吸 收过程,在气相和液相中都存在着数种可逆与不可逆反应,使得处理难度较大,目前国外一般采用中压 或高压吸收来实现,但加压处理除了对设备提出更 高的要求外,操作费用也会随着压力的提高而上升。 采用填料塔技术用碱液和水循环吸收处理硝基氯苯 装置的氮氧化物尾气,处理结果完全达到国家环保 要求。
4循环吸收法处理工艺及效果
氮氧化物尾气中的NOx主要为NO2和NO,NO与水不发生反应,但在常温常压下NO很容易被空 气中的O2氧化成NO2。NO2再与NaOH反应生成 NaNO2及NaNO3,反应方程式如下:
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
工艺流程见图1。
来自硝化反应装置、废酸浓缩装置等的氮氧化 物尾气进入碱洗吸收塔底部,自下而上依次经过各 层填料,在塔板间与空气混合进行氧化反应,生成 NaNO3和NaNO2后的气体(碱洗塔和碱液循环罐尾 气)进入水洗吸收塔底部,与水洗吸收塔内自上而下 的水吸收液逆向流动,被接触吸收后自塔顶被喷射 式真空泵排出,进入洗水循环罐,进行水封处理后, 由排气筒高空排放。
自碱洗吸收塔塔顶排放的塔顶尾气中NOx的 体积分数约为400×10-6,经水洗吸收塔进一步吸收 NOx后,NOx的体积分数为200×10-6,再经尾气水吸 收后,NOx的体积分数低于180×10-6,远远小于国家 大气排放标准(60 m烟囱排放的废气中氮氧化物的 体积分数≤240×10-6)。
5结束语
(1)本技术采用多塔串联常压循环处理含氮氧 化物工艺尾气,从生产工段出来的工艺尾气,混入一 定量的空气后,首先进入碱吸收塔,一方面氮氧化物 迅速被液相吸收,另一方面气相夹带过来的酸液被中和,起到了保护处理设备的作用。
(2)氮氧化物气体的吸收过程在气相和液相中 存在数种可逆与不可逆反应,加上吸收NOx是放热 过程,不利于吸收过程的进行。目前国外硝酸生产企 业多采用高压法来解决此问题,但能耗和对设备的 强度、制造、控制、安全等要求较高。在常压下实现对 含NOx废气的处理,可以节约大量处理费用。
(3)本装置采用填料塔吸收,效果好,操作方便, 装置能力可调,可推广应用于同类硝化反应和硝酸 生产尾气的处理。
(4)将稀碱、水等吸收液回收利用,减少了二次 污染。
参考文献:
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来源：中国化学试剂网
