含氮氧化物廢氣處理新工藝國際先進

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作者：姜小毛   來源：中化新網    2019年12月13日

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　　中化新網訊 12月12日，從南京鸛山化工科技有限公司傳來喜訊，經過公司10多年研究開發的 「含氮氧化物廢氣處理並資源化利用新工藝」成果近日在北京通過中國石油和化學工業聯合會組織的專家科技成果鑑定。以中國氮肥工業協會理事長顧宗勤為主任的鑑定委員會一致認為，該技術指標先進，應用性強，適用範圍廣，環境效益和社會效益突出，整體技術達到了國際先進水平。

圖為科技成果鑑定會會場。

　　據介紹，該技術針對傳統氮氧化物(NOX)處理工藝運行成本高、達標排放困難等一系列技術難題，開發了 NOX廢氣治理並資源化利用的新工藝。通過對吸收過程、操作條件及相關設備的深入研究，完成了小試驗證、大生產驗證，主要取得了三個方面的創新，一是開發了一種分級加氧的多塔串聯、多級逆流自動化吸收 NOX新工藝，實現了NOX達標排放和資源化回收利用;二是開發了一種節間外循環分級移熱低壓高效填料吸收塔，在低壓條件下取得了很好的NOX吸收效果，能耗和運行成本顯著降低;三是採用高效高浸潤性的規整填料，結合大流量的液相循環，保證了填料表面的潤溼，強化了氣液傳質，顯著提高了吸收效果。上述創新使得氮氧化物吸收在0.15MPa的低壓條件即可取得滿意的效果，實踐證明，該技術投資合理、能耗和運行成本顯著降低，無二次汙染，是值得推廣的氮氧化物環保治理技術。

圖為青島雙桃精細化工集團有限公司採用南京鸛山化工公司技術建成的酸處理及硝煙吸收裝置外景。

　　該技術已經成功應用於多家企業的硝煙治理，應用結果表明：該技術顯著降低了硝煙治理過程的運行成本，實現尾氣達標排放，「排放口實測NOx濃度<100mg/m³，遠低於國家標準240mg/m³的上限值」，取得了很好的環境和社會效益;NOx吸收後可以得到硝酸，在節能減排的同時實現了資源的循環利用，取得了較好的經濟效益。

　　據鸛山化工公司總經理華軍介紹，公司致力於環保技術和清潔生產技術的開發、應用和推廣。經過大量的調查研究和長期跟蹤分析，發現國內硝煙治理的需求量快速增長，且硝煙濃度和氣量變化範圍大，而相應的處理技術並沒有同步改進，許多企業在環保壓力下雖然建有硝煙吸收處理裝置，但由於運行成本成高，企業經濟負擔沉重，實際投運效果不佳。為此，該公司在2006年成立了由總經理任組長的攻關小組，投入了大量的人力、財力和物力，以高效率低成本為目標，開始對硝煙尾氣治理技術的研究。

圖為採用南京鸛山化工公司技術建成的江蘇淮河化工的硝煙吸收裝置。

　　攻關組以提高傳質效果、優化反應操作條件、開發所需的工藝設備及內件為出發點，設計了嚴格的逆流規整填料塔分級吸收系統;通過空氣的分級補加確保NOx反應完全;通過採用節間外循環完美地解決了反應熱移除和氣液充分接觸的問題，在低壓條件下可以達到理想的吸收效果，氮氧化物治理過程回收的硝酸可以回用到生產裝置，排放的尾氣中氮氧化物濃度明顯低於國家規定的排放標準。此類裝置具有流程簡單、安全性好、運行周期長，運行成本低，自動化程度高的特點。

　　據華軍介紹，經過10多年的研究攻關，在小試、中試和大生產的基礎上，該技術得到了進一步地完善和優化，已成功得到了推廣和應用，浙江龍盛、浙江潤土、江蘇淮化、青島雙桃等多個企業的硝煙吸收裝置一次性試車成功，運行數據表明無論吸收效果(外排尾氣中氮氧化物含量穩定在240mg/ m³以下)還是運行成本(耗電低、冷凍水用量少)都優於0.6MPa的板式塔(包括篩板塔和泡罩塔)吸收技術。

　　華軍介紹說，該公司的新工藝特別適用於使用硝酸過程中產生的硝煙尾氣治理，其優點是該技術運行條件緩和、操作彈性大、綜合成本低、氮元素資源化利用率高。目前，公司還在進一步深入地研究氮氧化物的吸收機理;深入地研究不同煙氣的預處理技術、與稀硝酸濃縮的配套應用推廣技術;希望通過技術進步和應用推廣為實現清潔藍天的目標做出更大的貢獻。

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　　氮氧化物包括N₂O、 NO、 NO₂ 、N₂O₃ 、N₂O₄ 、N₂O₅等，通常用NOX表示。工業生產產生的氮氧化物一方面來自燃料的燃燒，另一方面，硝化反應、硝酸氧化反應、硝基化合物分解、硝基化合物合成、硝酸生產、含硝廢酸處理等化工過程都會產生大量含有高濃度氮氧化物的廢氣，即俗稱的「硝煙」或「煙氣」。氮氧化物的危害主要在於：對人體的致毒作用(NO和血紅蛋白的親和力比CO對血紅蛋白親和力大幾百倍);對植物的損害作用;在大氣中形成酸霧;與碳氫化合物形成光化學煙霧;參與破壞大氣臭氧層等，是造成大氣汙染的主要汙染源之一，也是環境治理中需要消除的化學物質，是環境保護的重點治理對象。

　　目前工業上氮氧化物治理方法較多，普遍採用的有還原法、液體吸收法、生物法、吸附法和等離子體活化法等幾類，這些工藝都不同程度存在一些缺陷，如還原法又可分為選擇性催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)、非選擇性催化還原法和催化分解法。(SCR)法存在投資大、運行成本高、催化劑壽命短、價格高等問題;(SNCR)法一是還原劑較SCR法消耗多，二是氨的逃逸率高，如控制不當會影響到鍋爐運行的穩定性和安全性，造成尾氣超標排放。非選擇性催化還原法由於存在著過量氧，燃料消耗量大，需貴金屬作催化劑、需增設熱回收裝置，投資大等因素，在國內逐漸被SCR法取代。

　　還原法主要用於電廠鍋爐、工業窯爐等燃料燃燒尾氣的治理，共同點是將氮氧化物通過化學反應變為無害也無用的氮氣排放，需要消耗化學原料和較高的反應溫度，在給排放企業帶來沉重經濟負擔的同時浪費了資源。

　　鸛山化工公司開發的「含氮氧化物廢氣處理並制硝酸的新工藝」通過提高氣—液相傳質效率和分級加氧的措施提高了氮氧化物吸收率，在低壓條件下實現了比加壓吸收法更好的吸收效果，從而降低了投資和運行成本。同時，新工藝降低了對原料氣的要求，對於含量、流量變化較大的原料氣體也能達到同樣的吸收目標，可以使回收硝酸濃度和排放尾氣中的氮氧化物含量保持在穩定的數值。該法的優點是將氮氧化物轉變為有用的硝酸，實現了資源化利用，又不會產生其他副產物，杜絕了二次汙染的發生。