采用酸性尿素溶液作为吸收剂治理含NOx尾气

摘 要：作为填料塔常压下酸性尿素溶液还原 NO 技术治理含 NO 尾气，避免了传统水洗法、碱吸收法、选择性催化氨还砂法等工艺存在的酸性污染水场、副反应多、副产品难于回收等问题，不会造成二次污染，并进行了工程实践。
  关键词：尿素；氮氧化物；治理
  0  引  言
  硝酸盐制备过程中要排放大量含氮氧化物尾气，尾气治理一般采用水、稀碱或稀酸溶液作为吸收剂吸收 NO 。由于 NO2或 NO还原过程中，气相液相存在多重化学反应，必须考虑生成物的二次污染问题。针对传统治理技术的弊端和 NO 尾气治理特点，我们在实验室研究与试验基础上，推出酸性尿素溶液还原 NO 尾气技术，并进行了工程实践。尿素吸收分解还原法属于纯消耗型废气治理方法，吸收完成后的废液经中间罐重新回到尿素溶解罐，不产生污染的废弃水体。不会造成二次污染，避免了传统水洗法、碱吸收法、选择性催化氨还原法等工艺存在的酸性污染水场、副反应多、副产品难于回收等问题。  
  实践证明，酸性尿素溶液的还原吸收法治理技术
  特别适合间歇式排放、瞬间排放浓度高的小型硝酸及
  硝酸盐生产单位。
  1  酸性尿素溶液的还原吸收反应机理
  通过氮氧化物在酸性介质下尿素产生强烈的氧化还原反应，使有毒的 NO 被还原为氮气：
  6NO2+4(NO2)2CO一 7N2十+4C02+8H20
  6NO+2(NO2)2CO一 5N2十+2C02+4H20
  NO+NO2 一  N2O3
  N203+H20 一  2HNO2
  2HNO2+(NH2)2CO一 2N2十+C02十+3H20
  其反应生成物是 N2、co2和 H20，且无副反应。
  2  工程实践
  我们采用填料塔常压下酸性尿素溶液还原 NO 尾气技术，对武汉某研究所废气排气装置进行 了改造。该研究所地处城郊接合部，环保要求高，其含氮氧化物废气主要来 自硝酸盐制备车间生产过程中产生的尾气。该硝酸盐制备车间NO 尾气的排放特点为间歇式排放，瞬间排放浓度高而且浓度变化范围大，废气成分单一，同时对废气中贵金属硝酸盐成份有回收要求。处理效果要求达到大气污染物综合排放标准(GB16297—1996)中的一级排放标准。
  综合考虑该车间平面布置、生产规模以及周边环境实际情况，确定工艺流程如下：
  将含氮氧化物尾气经集气罩集束后首先通过气液分离器，将尾气中的汽水成份进行气液分离 ，分离出来的硝酸盐液滴重新回到反应釜或收集起来集中处理，穿过气液分离器的尾气进入两级吸收还原填料塔，与尿素溶液逆流接触充分反应，反应后的尾气经除沫后，分离的无毒无害尾气经引风机至排气烟囟放空。反应过程中，尿素被逐步消耗掉，利用 NO 间断排放的间隙把浓度降低了的尿素溶液从循环槽泵人溶解槽，补充适量尿素，经过溶解泵溶解后，把浓度符合要求的尿素溶液再放入循环槽。如此闭路循环利用，使废气得以治理，又不造成新的污染。   
  反应釜上加一个不锈钢集气罩，尾气通过管路与净化处理设备相连接。含 NO 尾气处理量为40kg／d(以 NO2，2次 ×2h／d)。
  废气处理装置主要设备：两座吸收塔，串联方式并列。塔体材料为玻璃纤维增强聚苯乙烯，塔内填料为塑料阶梯环，吸收塔上部外装一个不锈钢烟囟，直径 300mm，烟囟顶部高度距地面 15～30m，1台引风机(功率 5．5kW，风量 6 000m ／h，转速 2 900r／min)采用尿素(NH2)2CO做吸收还原剂，浓度控制在可满足净化要求，即排烟时烟囟顶部出口看不到黄色烟烛为好(一般 8％ ～10％左右)。两座吸收塔中的吸收还原剂单独运行，首塔吸收还原剂耗量较大，净化反应主要在此塔进行，每次生产前需要检测尿素浓度低于控制浓度则需进行调整。循环槽内尿素溶液浓度应保持在8％左右，pH值控制在 1～3之间。当尿素浓度低于5％时，通过提升泵将循环槽中低浓度的尿素溶液泵人溶解槽，再开启溶解泵，将补充的尿素及少量的酸充分溶解均匀。操作完毕后，关闭溶解泵。再开启溶解槽底部的放空阀，将符合要求的尿素
  溶液放人循环槽备用。
  工作时填料塔内一般温度在 30~(2左右，最高可达50~C，温度对吸收效率没有太大影响。引风机的噪音污染问题在工艺设计时必须同步考虑，特别是环境对噪音污染控制有要求的场所。
  从设备运行使用 la多的实际效果看，除了水泵维修外，没有出现过其它问题，装置完全可以满足环保监测要求，消除了“黄龙”现象，净化后的尾气中NO 的浓度可控制在 200 x 10-6左右，基本做到吸收液封闭运行，降低了运行成本，同时，采取了降噪措施使设备噪音得到有效控制。
  3  结  语
  实践证明，酸性尿素溶液还原 NO 尾气技术具有相当的优越性。该工具具有工艺流程简单、运行稳定、操作方便且弹性大、能与生产装置同步开车、投资省、净化效果好、无二次污染等特点。废气处理系统与传统处理方法相比具有操作与管理简便，占地面积小等优点，可广泛应用于化工、轻工、印染、医药、钢铁、机械、电子、仪表、电镀等工业部门生产过程中排放的多种酸雾废气以及硫氧化物(SO )、氮氧化物(NO )、碳氧化物(CO、CO2)、氰化物(HCN)等酸性气体的治理。

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