[發(fā)明專利]氮氧化合物氣體的常壓吸收工藝及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310640655.0
• 申請(qǐng)日: 2013-12-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104028100B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少軍;卿尚松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉少軍;卿尚松
• 主分類號(hào): B01D53/79
• 分類號(hào): B01D53/79;B01D53/56
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 吳開(kāi)磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明創(chuàng)造主要涉及工業(yè)廢氣的處理領(lǐng)域，尤其是適用于需要用硝酸作為氧化劑而產(chǎn)生氮氧化合物“廢氣”的濕法冶金生產(chǎn)領(lǐng)域，具體地講就是氮氧化合物氣體的一種常壓吸收工藝及裝置。

背景技術(shù)

金屬硫化礦如輝鉬礦、鎳鉬礦等，大多數(shù)用火法生產(chǎn)，高溫燃燒后在進(jìn)一步處理。火法過(guò)程中會(huì)有大量的二氧化硫二氧化碳等廢氣產(chǎn)生同時(shí)還可能有重金屬帶出，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。另外，火法生產(chǎn)還可能因高溫下離子絡(luò)合而使有效成分收率低或使產(chǎn)品價(jià)值降低。若這些礦種用濕法高壓氧浸工藝則缺點(diǎn)是：操作維護(hù)困難、設(shè)備昂貴，生產(chǎn)難以規(guī)模化。再比如用金屬與硝酸反應(yīng)生產(chǎn)催化劑級(jí)硝酸鹽，其產(chǎn)生的氮氧化合物氣體通常用尿素還原成氮?dú)饣虼呋€原成氮?dú)猓@些方法浪費(fèi)資源且成本也高；若采用加壓吸收氮氧化合物氣體成硝酸，其缺陷是設(shè)備昂貴、生產(chǎn)控制困難，生產(chǎn)難以規(guī)模化。

硝酸的強(qiáng)氧化性對(duì)一些難浸出的物料非常有效，卻因?yàn)榧酉跛岱磻?yīng)后所產(chǎn)生的氮氧化合物氣體吸收困難，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且硝酸價(jià)格較高，跑掉的氮氧化合物氣體消耗了硝酸增加了生產(chǎn)成本，使得用硝酸生產(chǎn)的工藝給以放棄。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的工藝及裝置，使氮氧化合物氣體被完全吸收并重新生成硝酸回用，在整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，硝酸的作用相當(dāng)于催化劑，硝酸的耗量最終轉(zhuǎn)變?yōu)檠醯南模跛釋?shí)際的耗量很小。

本發(fā)明的上述目的是通過(guò)如下方案來(lái)予以實(shí)現(xiàn)的：

吸收反應(yīng)是指氮氧化合物氣體在常壓環(huán)境并且供氧充足的條件下被吸收液(水或稀硝酸溶液)完全吸收生成更濃的HNO₃溶液，其中各物質(zhì)之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如方程式①～④所示，

基本反應(yīng)方程式 2NO+O₂=2NO₂①

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO②

綜合反應(yīng)方程式 4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃③

4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃④

氮氧化合氣體（如N₂O₃、N₂O₄等）均有此性質(zhì)，其反應(yīng)方程式與①～④類似。

在上述反應(yīng)中，NO被氧化成NO₂，NO₂不斷被吸收液吸收同時(shí)生成三分之一NO₂氣體量的NO，NO（在供氧充足條件下）又不斷地被氧化為NO₂，再被吸收液吸收。在純氧環(huán)境并且供氧充足的條件下這一循環(huán)過(guò)程非常快。吸收液的濃度不斷提高，達(dá)到生產(chǎn)回用濃度范圍后即可生產(chǎn)回用,就整個(gè)系統(tǒng)而言由HNO₃的消耗轉(zhuǎn)變?yōu)镺₂的消耗，硝酸的作用相當(dāng)于催化劑作用。

上述處理方法中，所用的氧氣為液氧（純度通常≥99.6%）氣化而成。

本發(fā)明還提供用于上述方法對(duì)氮氧化合物氣體進(jìn)行常壓吸收的裝置。該裝置包括通過(guò)液體輸送管道、氣體輸送管道在流程上連接液氧儲(chǔ)罐、汽化器、反應(yīng)釜、儲(chǔ)液槽和降膜吸收器、射流器、水儲(chǔ)槽，構(gòu)成氮氧化合物氣體吸收系統(tǒng)。

該裝置中，反應(yīng)釜內(nèi)生成的氮氧化合物氣體和液氧氣化的氧氣通過(guò)氣體輸送管道同時(shí)通入降膜吸收器。降膜吸收器內(nèi)的液體經(jīng)由儲(chǔ)液槽通過(guò)離心泵以及射流器從降膜吸收器上端噴入降膜吸收器，形成吸收液循環(huán)；同時(shí)射流器的抽氣口與降膜吸收器下端尾氣連接吸入尾氣（主要是氧氣），從降膜吸收器上端噴入降膜吸收器，形成降膜吸收器內(nèi)的氣體循環(huán)。射流器到降膜吸收器這段管道內(nèi)是氣液混合流。降膜吸收器內(nèi)吸收液不停吸收氮氧化合物氣體成HNO₃。吸收液達(dá)到一定濃度范圍后返回到反應(yīng)釜使用，并補(bǔ)充適當(dāng)水(可以是生產(chǎn)回用水)作為吸收液，達(dá)到HNO₃重復(fù)利用的目的。

上述吸收系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)程：反應(yīng)釜中產(chǎn)生的NO、NO₂等氣體通過(guò)氣體輸送管道輸送至降膜吸收器；液氧儲(chǔ)罐中的氧氣經(jīng)氣化器、氣壓自力控制閥、儲(chǔ)液罐輸送至降膜吸收器；一氧化氮?dú)怏w與氧氣反應(yīng)：

2NO+O₂=2NO₂⑤

與此同時(shí)，儲(chǔ)液槽、降膜吸收器、泵、射流器通過(guò)管道連接，形成吸收液循環(huán)和尾氣循環(huán)，不停吸收氮氧化合物氣體生成硝酸: