淺析已二酸生產(chǎn)中的廢氣凈化技術(shù)及其影響因素

于娟

摘 要：在硝酸氧化醇、酮生成己二酸的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含NO、N2O、NO2的廢氣，即亞硝氣，據(jù)計(jì)算，每生產(chǎn)1t己二酸，大約生成0.05tNO、0.11NO2、0.26tN2O。NOx氣體會(huì)污染大氣環(huán)境，甚至發(fā)生光化學(xué)煙霧事件，而且還會(huì)使生物發(fā)生中毒現(xiàn)象。此外，廢氣中的N2O是國(guó)際限定排放的溫室氣體之一，其溫室效應(yīng)是CO2的310倍，嚴(yán)重影響著全球的氣候變化，如何合理凈化這部分廢氣是化工廠正常生產(chǎn)中亟待處理的問題。

關(guān)鍵詞：影響因素；己二酸；廢氣；凈化技術(shù)

現(xiàn)階段，生產(chǎn)己二酸的工業(yè)方法主要有：丁二烯法、苯酚法、環(huán)己烯法、環(huán)己烷法，其中世界范圍主要采用的是環(huán)己烷法生產(chǎn)己二酸。己二酸作為工業(yè)生產(chǎn)中重要的有機(jī)原料，對(duì)我國(guó)工業(yè)的發(fā)展有重要的影響，但是由于其在生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生氮氧化物廢氣，而污染環(huán)境，因此需要全面分析影響NOx生成及凈化的影響因素，下文以M化工廠為例進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

一、NO與NO2的消減

目前，國(guó)內(nèi)外NOx治理方法有液體吸收法、催化法（選擇性催化、非選擇性催化等）、吸附法。與其他方法相比，液體吸收法中的水吸收法具有處理量大、成本較低、可回收產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。

M化工廠己二酸裝置優(yōu)先選用水吸收法，利用結(jié)晶系統(tǒng)產(chǎn)生的冷凝液吸收NOx，減少NO與NO2氣體含量，并回收硝酸。吸收部分NOx后的尾氣再在NOx減排反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氨還原反應(yīng)，以達(dá)到NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，其中約99.7%的NOx是在水吸收過程中消除的。

（一）影響水吸收NO與NO2的因素

按照NOx的水吸收理論可得出影響NOx吸收效果的主要因素有：補(bǔ)充氧氣量、吸收劑用量、吸收壓力、吸收溫度。M化工廠己二酸裝置亞硝氣吸收工段流程如圖1所示。來自反應(yīng)工段的亞硝氣在總管中與空氣混合，經(jīng)壓縮后送入三臺(tái)串聯(lián)的吸收塔，吸收尾氣進(jìn)入N2O減排裝置做進(jìn)一步處理，所得硝酸溶液回收。

圖1 己二酸裝置亞硝氣吸收工段流程示意

為了分析各種因素對(duì)NOx吸收效果的影響，以尾氣中NOx體積分?jǐn)?shù)及回收硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)，選取A（噴淋水流量，m3/h）、B（補(bǔ)充空氣量，m3/h））、C（吸收溫度，℃）和D（吸收壓力，MPa）等四個(gè)主要因素，見表1，應(yīng)用平時(shí)操作中比較常見的3個(gè)操作水平參數(shù)，安排四因素三水平正交試驗(yàn)，進(jìn)行極差分析，得到較優(yōu)的工藝參數(shù)控制方案。

二、N2O的消減

目前，國(guó)際上己二酸生產(chǎn)中N2O的處理工藝較成熟，其主要處理方法有熱分解法和催化分解法。另外，利用N2O氧化苯生成苯酚，目前取得了重要進(jìn)展。

（一）N2O減排工藝

M化工廠在考慮到M化工廠總的燃料系統(tǒng)供應(yīng)不富余，提供甲烷做燃料氣困難的條件下，選擇了催化分解工藝來降低N2O排放。與熱分解工藝相比，催化分解技術(shù)的工藝條件相對(duì)平和，運(yùn)行周期長(zhǎng)，占地面積小，分解后不再生成其他溫室氣體，熱分解技術(shù)產(chǎn)生CO2。

其工藝原理為：N2O在催化作用下，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行分解反應(yīng)，反應(yīng)溫度460-760℃，反應(yīng)式如下：

N2O（g）→N2（g）+0.5O2（g）+82KJ

（二）N2O減排的影響因素

1、催化劑的活性。N2O減排的主要影響因素是催化劑的活性。按照工藝設(shè)計(jì)，每?jī)赡晷韪鼡Q一次催化劑。在使用期間內(nèi)，催化劑的活性逐漸降低，分解效率逐漸變差，直至不能滿足95%的N2O被分解，而更換催化劑。影響催化劑活性的主要因素為溫度，高溫會(huì)使催化劑永久失活。2、原料氣中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。N2O的分解效果在某種程度上受原料氣中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響，由于水蒸氣在催化劑上的吸附是可逆的，因此冬季N2O的分解率高于夏季，原因是夏季空氣濕度大，稀釋空氣中所含水分較高，進(jìn)入反應(yīng)器中的混合原料氣中水含量較高。3、進(jìn)氣濃度。從理論上分析，進(jìn)氣濃度升高會(huì)使空氣的稀釋量降低，導(dǎo)致混合原料氣的流速下降，流速下降會(huì)使原料氣在反應(yīng)器中的停留時(shí)間延長(zhǎng)，使反應(yīng)更加充分，可以提升轉(zhuǎn)化率。另外，低流速使得反應(yīng)熱不容易被帶出，進(jìn)而反應(yīng)器床層溫度會(huì)升高。從熱力學(xué)角度看，溫度較高使N2O分解反應(yīng)進(jìn)行的不徹底。所以綜合考慮后，需要將進(jìn)氣濃度控制在合理范圍內(nèi)。

三、結(jié)語

總而言之，國(guó)外在處理己二酸生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢氣的方法較成熟，然而在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用并不普遍，特別是對(duì)N2O的減排。加大廢氣治理力度，發(fā)展廢氣凈化技術(shù)，提高化工廠工作人員廢氣治理裝置的操作水平，是優(yōu)化大氣環(huán)境的有效途徑。

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