硝酸尾氣綜合治理

1、硝酸尾氣綜合治理    關(guān)鍵詞:硝酸尾氣;氮氧化物;催化還原;原料尾氣;還原劑尾氣硝酸尾氣中的污染物是氮氧化物(NOX)。NOX主要包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),在20世紀(jì)60年代被確認(rèn)為是大氣的主要污染物之一,主要來(lái)源為汽車尾氣、燃料煙道氣、硝酸尾氣、化工硝化過(guò)程廢氣以及酸洗和電鍍廢氣,其中硝酸尾氣因其排放量大、污染物濃度高等特點(diǎn)一直困擾著各生產(chǎn)廠家,本文介紹一種既有效又經(jīng)濟(jì)可行的硝酸尾氣治理方法。 一、項(xiàng)目背景 氮氧化物中的一氧化氮與血液中血紅蛋白的親和力比一氧化碳還強(qiáng),通過(guò)呼吸道及肺進(jìn)入血液,使其失去輸氧能力,產(chǎn)生一氧化碳相同的嚴(yán)重后果

2、。氮氧化物侵入肺臟深處的肺毛細(xì)血管,引起肺水腫等;二氧化氮在陽(yáng)光照射下可產(chǎn)生新生態(tài)氧,對(duì)光化學(xué)煙霧的形成起首要作用;對(duì)植物亦有較強(qiáng)的毒害作用;硝酸是人類活動(dòng)造成的酸雨成分中的重要組成部分,約占30%。因此國(guó)家對(duì)排入大氣中的氮氧化物的治理非常重視。 中國(guó)石油吉林石化分公司化肥廠濃硝酸裝置采用常壓吸收直硝法工藝。由于裝置建成于上世紀(jì)50年代,其尾氣雖然經(jīng)水吸收、酸洗和堿洗等措施,但其中的氮氧化物仍超標(biāo)排放,形成所謂的“黃龍”。濃硝酸尾氣排量32000Nm3/h,其中的氮氧化物按0.1%(v/v),每年排入大氣中的氮氧化物(以NO2計(jì))量為525.7t,是當(dāng)?shù)匾粋€(gè)重要污染源。 以前該裝置曾經(jīng)嘗試過(guò)治

3、理此股尾氣,但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平、操作費(fèi)用太高等因素均未成功。 二、硝酸尾氣治理方法及其選擇 目前處理硝酸尾氣中氮氧化物的方法有催化還原法、液體吸收法、固體吸附法等。 液體吸收法是用吸收液,如:水、堿或鹽的水溶液,濃硫酸或稀硝酸等,對(duì)硝酸尾氣進(jìn)行吸收作用。此法的缺點(diǎn)是所需設(shè)備龐大,治理精度難以保證。 固體吸附法是用分子篩吸附極性強(qiáng)的二氧化氮分子,在氧存在下,由于分子篩的作用,一氧化氮氧化為二氧化氮后被吸附。此法的缺點(diǎn)為投資高,流程復(fù)雜。 催化還原法是利用還原劑在催化劑存在的條件下,將氮氧化物還原為無(wú)害的氮?dú)?此法又分為非選擇性催化還原和選擇性催化還原。 非選擇性催化還原法是氮氧化物在一定溫度和

4、催化劑作用下,與還原劑(如氫氣等)作用,被還原為氮?dú)狻?選擇性還原是利用氨為選擇性催化還原劑,氨在催化劑上將尾氣中的氮氧化物還原為氮?dú)?。此反?yīng)的反應(yīng)溫度在270以下,且有副反應(yīng)。 就吉化化肥廠濃硝酸尾氣治理而言,如采用選擇性還原方法既用氨作為還原劑,需要消耗產(chǎn)品氨,且反應(yīng)余熱難以回用,消耗大量冷卻水;整個(gè)裝置僅有環(huán)境效益。 如采用非選擇性還原方法即用氫氣、丙烷等作為非選擇性催化還原劑,僅消耗該廠丁辛醇裝置的排放尾氣,是以“廢”治“廢”,同時(shí)副產(chǎn)蒸汽。該法催化劑費(fèi)用比氨法催化劑費(fèi)用低,裝置在注重環(huán)境效益的同時(shí),兼顧了經(jīng)濟(jì)效益。 三、硝酸尾氣治理工藝原理及其工藝流程 (一)工藝原理 采用貴金屬鉑、

5、鈀、銠催化劑,在200680的條件下使硝酸尾氣中的氮氧化物與還原劑反應(yīng)形成對(duì)環(huán)境無(wú)害的氮?dú)?同時(shí)還原劑與尾氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水。還原劑有氫氣、甲烷、一氧化碳和低碳?xì)浠衔铩Ｔ诠I(yè)上可選用合成氨弛放氣、焦?fàn)t氣、天然氣、煉油廠干氣等作為還原劑,一般將這些氣體統(tǒng)稱燃料氣。吉化化肥廠以丁辛醇尾氣作為燃料氣,催化反應(yīng)如下: C3H6 4.5O2=3CO2 3H2O C3H8 5O2=3CO2 4H2O CO 0.5O2=CO2 CH4 2O2=CO2 2H2O H2 O2=H2O C3H6 4.5NO2=3CO2 3H2O 2.25N2 C3H8 5NO2=3CO2 4H2O 2.5N2 CH

6、4 2NO2=CO2 2H2O N2 2H2 NO2=2H2O 0.5N2 2CO NO2=2CO2 0.5N2 (二)工藝流程說(shuō)明 來(lái)自丁辛醇裝置丁辛醇尾氣,經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)提壓后,送至濃硝酸尾氣治理裝置。 從濃硝酸裝置來(lái)的濃硝酸尾氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后與燃燒所需的丁辛醇尾氣混合進(jìn)入尾氣加熱器加熱,從尾氣加熱器出來(lái)的混和氣體進(jìn)入1#反應(yīng)器進(jìn)行催化還原反應(yīng),還原掉2.5%3.0%的氧氣后進(jìn)入1#余熱鍋爐和尾氣加熱器回收余熱和加熱進(jìn)料尾氣。從尾氣加熱器出來(lái)的氣體進(jìn)入2#反應(yīng)器還原剩余的氧氣和氮氧化物后經(jīng)2#余熱鍋爐和省煤器回收熱量后排入濃硝酸裝置煙囪。 1#反應(yīng)器采用調(diào)節(jié)燃料氣閥門開(kāi)度,控制反應(yīng)器出口溫度的

7、方法控制反應(yīng)的穩(wěn)定操作。2#反應(yīng)器按濃硝酸尾氣中的氧氣量比例調(diào)節(jié)燃料量以控制剩余的氧氣和氮氧化物,確保系統(tǒng)的燃料消耗最少和反應(yīng)器出口氣體達(dá)到達(dá)標(biāo)排放。 若濃硝酸尾氣中氧含量超標(biāo),使反應(yīng)器出口溫度達(dá)到680時(shí),系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)保持燃料調(diào)節(jié)閥開(kāi)度,維持反應(yīng)器出口溫度,以保護(hù)系統(tǒng)安全。 (三)原料尾氣和還原劑尾氣 本裝置所處理的濃硝酸尾氣和還原劑丁辛醇尾氣的用量及來(lái)源見(jiàn)表1,兩種尾氣規(guī)格見(jiàn)表2和表3。丁辛醇尾氣的用量取決于濃硝酸尾氣中氧含量。        表1原料尾氣數(shù)量表 序號(hào) 名稱 單位 數(shù)量 來(lái)源 備注 1 濃

8、硝酸尾氣 Nm3/h 32000 濃硝酸裝置 2 丁辛醇尾氣 Nm3/h 573 丁辛醇裝置 濃硝酸尾氣中氧含量按5%(v)計(jì)算 表2濃硝酸尾氣規(guī)格 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo)數(shù)值 備注 溫度 3060 壓力 MPa(G) 0.0015 組成 N2 %(v) 92.6295.62 NO2 %(v) 0.30 H2O %(v) 0.32 HNO3 %(v) 0.30 O2 %(v) 3.06.0 合計(jì) %(v) 100 表3丁辛醇尾氣規(guī)格 指標(biāo)名稱 單位 指標(biāo)數(shù)值 備注 溫度 常溫 壓力 MPa(G) 0.05 組成    H2 %(v) 29.96 N2 %(

9、v) 6.16 CH4 %(v) 5.13 CO %(v) 1.06 CO2 %(v) 4.63 C3H6 %(v) 13.69 C3H8 %(v) 37.40 其它 %(v) 1.97 %(v) 100 (四)流程框圖及物料平衡 表4物料平衡表(按氧氣含量5%(v)計(jì)) 物料序號(hào) 物料名稱 濃硝酸尾氣 丁辛醇尾氣 1#反應(yīng)器排氣 丁辛醇尾氣 2#反應(yīng)器排氣 體積流量(Nm3/h) 32000.00 291.67 29123.10 281.67 29130.70 質(zhì)量流量(kg/h) 35840.70 331.70 36172.40 320.30 36492.70 組成 摩爾分率% 氫氣 0.

10、00 29.96 0.00 29.96 0.00 氮?dú)?95.72 6.16 92.05 6.16 89.90 甲烷 0.00 5.13 0.00 5.13 0.00 一氧化碳 0.00 1.06 0.00 1.06 0.00 二氧化碳 0.00 4.63 1.70 4.63 3.60 丙烯 0.00 13.69 0.00 13.69 0.00 丙烷 0.00 37.4 0.00 37.4 0.00 二氧化氮 0.30 0.00 0.30 0.00 200mg/Nm3 水 0.32 0.00 2.56 0.00 5.30 濃硝酸 0.26 0.00 0.26 0.00 0.00 氧氣 5.00 0.00 2.13 0.00 0.00 四、裝置運(yùn)行結(jié)果 中國(guó)石油吉林石化分公司化肥廠濃硝酸尾氣治理裝置采用非選擇性貴金屬催化技術(shù),自2004年8月一次開(kāi)車成功,平穩(wěn)運(yùn)行至今,治理后濃硝酸尾氣排放濃度大大低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還能副產(chǎn)一定量的蒸汽,在解決環(huán)境污染的同時(shí)每年可為化肥廠創(chuàng)造218.3萬(wàn)545.74萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益,使該裝置具有良好的社會(huì)效益和環(huán)境