亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2024 年 01 月 22 日 作者简介:梅俊安(1987),男,汉族,河北石家庄人,本科学历,化工工程师,从事工作化工程与工艺。-132-亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治 梅俊安 冀中能源井矿集团凤山化工公司,河北 石家庄 050100 摘要:摘要:亚硝酸钠和硝酸钠是生活中常见的一种化工原料,在各个领域中均有广泛应用,目前,我国亚硝酸钠和硝酸钠产量、出口量均占世界总量的 90%以上。而在亚硝酸钠和硝酸钠生产中,传统工艺存在着反应不完全、副产物多、效率低、产品质量差等问题,并产生大量含氮废水和含氰废水。随着工业化的发展,对传统工艺进行改进,实现
2、资源循环利用,达到节能降耗和环保要求是目前亚硝酸钠和硝酸钠生产工艺的发展方向。基于此,本文主要探讨亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治。关键词:关键词:亚硝酸钠;硝酸钠;生产工艺改进;污染防治 中图分类号:中图分类号:TQ126.3 亚硝酸钠、硝酸钠作为促进我国化工行业不断发展的重要原料,被广泛应用于人们的日常生活中,其中亚硝酸盐作为常见的食品添加剂,由于其出色的防腐效果,常被用于各类熟肉类、灌肠类以及罐头等食品中,为确保其不会对人们造成影响,各国对其用量均有严格标准。也正因此,两钠产品的广泛生产对环境造成了严重污染,改进其生产工艺,研究其污染防治,对于改善人们生活环境,具有重要意义。1
3、两钠生产工艺概述 在 20 世纪 80 年代前,我国大部分钠生产厂家均是采用碳酸钠、氢氧化钠溶液两种碱液来吸收生产硝酸过程中氮氧化物。但由于其生产能力与硝酸生产成正比,其产量有待提高、生产工艺过于滞后,导致这一方法对周围环境造成的污染相对严重。一直到 80 年代末,经过不懈的研究,才发明了“直接法”,这种方法能较好地实现后处理的连续性,使得生产厂家开始大规模生产两钠,充分推动了我国两钠生产技术的创新和发展,其生产过程主要体现在以下几方面:氨的氧化。通过将氨与空气通过适当比例进行混合,在氨氧化炉内,通过催化剂发生氧反应,并产生氮的氧化物和水,其公式(1)所示:JHOHNOONHk32.90716
4、454223)(反应后含NOx的高温气体通过废热炉后,经过热量回收后的温度可降低到 200 摄氏度左右。(2)氮氧化物气体的吸收。这一过程主要原理是制取中和液。含约 10%的氮氧化物气体通过 5-6 串联好的碱吸收塔,并通过事先配置好的碱液进行气体吸收,可获得含两钠的中和液(其中1:1532NaNONaNO:)。(3)中和液后处理。采用蒸发法、结晶法和分离法对中和溶进行处理,可得到亚硝酸钠产物。用分离得到的亚硝酸钠母液用稀硝酸进行变换,可得含有亚硝酸钠的硝酸钠,再经过蒸发、结晶和分离可得到硝酸钠1。2 亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进 2.1 优化原料选择 在当今全球面临能源危机和环境污染的严峻
5、形势下,选择低能耗、低污染的原料成为推动可持续发展的重要途径。原料是生产过程中的基础,直接决定了最终产品的质量和环境影响。因此,寻求替代传统高能耗、高污染原料的方法成为科研人员和企业界关注的焦点。采用高效催化剂是实现这一目标的有效手段之一。催化剂是一种能够加速化学反应的物质,通过提高原料的转化率,可以显著降低能耗,减少废物产生。2.2 改进反应工艺 通过改进反应工艺,降低反应温度和压力,减少能耗,是实现绿色化学的重要手段之一。实验结果表明,反应温度、压力对反应速度及产品质量有严重影响。过高的温度和压力会导致能耗增加,同时也会加速设备磨损和产生更多的副产物。因此,通过研究和中国科技期刊数据库 工
6、业 A-133-优化反应工艺,降低反应温度和压力,可以有效地减少能耗,提高产品的质量和收率。除降低温度和压力外,因此,如何有效提高反应的选择性,是实现绿色化工的一个重要途径。在化学反应过程中,常常会生成多种产物,其中一些产物是有价值的,而另一些产物则是无用的副产物。通过改进反应条件,可以提高反应的选择性,使反应更多地朝着生成目标产物的方向进行,这样可以有效降低副产物生成,提高产率。为实现这一目标,需要深入研究和理解反应机理,探索适合的反应条件和催化剂。同时,还需进行大量的实验和验证,以确定最佳的反应工艺参数。2.3 控制碱吸收尾气中氮氧化物含量 现阶段采用直接吸收高浓度氧化氮气体从而生产两钠的
7、发生,一般采用56个碱性吸收塔串联在一起,吸收后的废气则由排气管排放。通过对碱吸收尾气中氮氧化物的吸收利用,可以有效地降低损耗,同时也是实现碱吸收尾气中氮氧化物减排的重要途径。具体可采取以下方法:合理增加吸收压力,可以有效提高吸收率,并降低设备总容积以及降低成本。由于增加压力后的NO氧化速度明显提高,会导致最后产品中的亚硝酸钠的比例发生变化,因此现阶段我国两钠生产厂家采用的“直接法”生产装置均为常压操作。通过大量的计算推演,合理地增加吸收压力,确保“直接法”生产装置在加压下作业在保证所要求产品比例的同时,大幅提高总体吸收量,并对废气中的氧化氮进行高效减排,尾气中的氮氧化物含量(以2NO计)应控
8、制为合理范围内(610600)。以往在设计碱吸收塔时,设计人员往往过于关注碱液的分布,对气体分布的考虑不够充分。为此,在设计碱吸收塔时,可在底部布置一种气体分布器,以提高其传质性能;对大直径碱吸收塔来说,这种效果特别明显,更要重视这一过程2。2.4 转化气的吸收 利用硝酸转化亚硝酸钠母液的反应公式如公式(2)所示,对于这一过程形成的转化气,其中的氮氧化物应对其进行吸收处理。现阶段我国两钠生产厂家对于转化气,普遍采用碱吸收处理系统,因此转化气的组成以及吸收率是影响排放尾气中NOx含量的主要原因。因为连续转化作业,转化气的组成、温度、压力、流量等因此相对而言较为稳定,可以更好地进行碱液吸收,这一方
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