[發明專利]低溫冷箱分離工業廢氣中氮氧化物的方法

無效

• 申請號: 201010607125.2
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102080920A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 耿皎;張鋒;朱文杰;王曉旭;張志炳
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: F25J3/00
• 分類號: F25J3/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 黃嘉棟

技術領域

本發明專利屬于NO_X廢氣環保治理、節能減排、再生資源化和循環經濟技術領域。

背景技術

氮氧化物(主要指NO和NO₂，通稱NOx)是目前造成大氣污染的重要污染源之一。NO_X廢氣不但會造成酸雨、酸霧，還能破壞臭氧層，給自然環境和人類生產、生活帶來嚴重危害。隨著社會經濟的持續性發展，我國對于環境的保護也越來越重視，剛剛出爐的十二五規劃中也將廢氣脫硝和廢水控氮列入重點發展規劃。因此控制氮氧化物排放、加強氮氧化物污染的治理，發展氮氧化物新技術已成為環境保護工作中一項非常緊迫的任務。

目前氮氧化物的治理分為兩大類，一類是控制燃燒過程中的氮氧化物；二是凈化氮氧化物技術，前者是從源頭上盡可能的降低氮氧化物的排放，主要有煙氣循環法、二段燃燒法等；后一種對氮氧化物廢氣的脫除技術主要分為干法和濕法兩大類。干法主要包括催化還原法、固體吸附法、等離子法，主要適用于低濃度氮氧化物體系，例如汽車尾氣、燃料燃燒廢氣等。濕法則主要是通過用水、稀酸、堿溶液來反應吸收高濃度的NO_X。目前隨著國家提倡節能減排、資源再生新技術的開發應用，采用水或稀酸吸收處理技術是近幾年來發展最快、應用最廣的技術，其不僅能夠實現NO_X廢氣的環保排放，還能將廢氣中的NO_X全部進行回收和資源化，并根據實際需要生產出10～65％濃度不等的硝酸供企業循環利用。

美國德林卡德公司曾提出一種用于硝酸制造、再循環或回收的專利(CN96199789.3)：先用硝酸將NO_X源中的NO氧化成3價的氮氧化物(如N₂O₃)，再通入氧氣和水進行反應，生成硝酸。這表明NO_X向硝酸轉化過程中還存在其它可逆和不可逆反應。由于部分反應是循環進行的(如NO被氧化成NO₂，而NO₂與水又反應生成NO)，實踐證明采用水或稀硝酸常壓單塔或多塔串聯吸收的方法，尾氣排放很難達到國家排放標準(＜240mg/m3，186ppm)，有的甚至依然為“黃龍”。專利CN02138494.0曾提出一種以吸收塔為主吸收設備，噴射泵為輔助吸收設備，常壓下用稀硝酸單級循環吸收尾氣中氮氧化物的方法。其實際效果有待考證。本專利發明人獲授權的專利ZL200610039814.1提出了一種治理回收氮氧化物的整套工藝，包括吸收、漂白、濃縮過程，該套工藝已在生產己二酸、草酸、DNT的企業(均采用硝酸做氧化劑，硝煙吸收后重新變為高濃度硝酸循環利用)成功應用。

綜合目前所有的脫硝技術，唯一能產出有一定經濟價值的工藝就是將回收的氮氧化物變為硝酸循環利用的技術，而此類工藝要達標排放(240mg/m³，186ppm)，其操作壓力必須在0.4MPa以上。高壓吸收工藝具有如下缺陷：一方面帶壓吸收過程中氮氧化物廢氣的壓縮需要耗費大量的能量，另一方面氣體在壓縮過程中冷凝的硝酸容易腐蝕壓縮設備，造成設備運行的不穩定，目前出口壓力高于0.3MPa的NOX特種氣體壓縮機還依賴于進口，選擇范圍窄，造價昂貴。

發明內容

本發明提出了一種低溫冷箱分離工業廢氣中氮氧化物(NO_X)的方法，該方法與傳統的治理和回收工藝思路完全不同，主要思想在于，利用NO₂沸點較高(常壓下沸點21℃)，與N₂(常壓下沸點-195℃)、O₂(常壓下沸點-183℃)、CO(常壓下沸點-191℃)、CO₂(常壓下沸點-78℃)相差較大，因此可以在低溫下利用氣液平衡原理通過分級冷凝的方式實現NO₂的分離。該方法一方面不僅實現了達標排放(通過深冷箱壓力和溫度調節控制尾氣排放中NO_X濃度＜93ppm)，而且可以得到附加值更高的高純NO₂液體(99.95％的NO₂售價達到500元/kg)，提高經濟效益；另一方面冷箱工藝的壓力要求低，基本在常壓或者微正壓，避免了高壓工藝中特種氣體壓縮設備難以選擇、運行過程容易損壞等缺陷。

本發明具體技術方案和原理如下：

一種低溫冷箱分離工業廢氣中氮氧化物(NO_X)的方法，主要由變壓、沉降、干燥、預冷換熱、冷箱分離單元所組成，它包括如下步驟：