淺析已二酸生產中的廢氣凈化技術及其影響因素

于娟

摘 要：在硝酸氧化醇、酮生成己二酸的過程中，會產生大量含NO、N2O、NO2的廢氣，即亞硝氣，據計算，每生產1t己二酸，大約生成0.05tNO、0.11NO2、0.26tN2O。NOx氣體會污染大氣環境，甚至發生光化學煙霧事件，而且還會使生物發生中毒現象。此外，廢氣中的N2O是國際限定排放的溫室氣體之一，其溫室效應是CO2的310倍，嚴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中亟待處理的問題。

關鍵詞：影響因素；己二酸；廢氣；凈化技術

現階段，生產己二酸的工業方法主要有：丁二烯法、苯酚法、環己烯法、環己烷法，其中世界范圍主要采用的是環己烷法生產己二酸。己二酸作為工業生產中重要的有機原料，對我國工業的發展有重要的影響，但是由于其在生產的過程中會產生氮氧化物廢氣，而污染環境，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化工廠為例進行了詳細的分析。

一、NO與NO2的消減

目前，國內外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、可回收產品等優點被廣泛應用。

M化工廠己二酸裝置優先選用水吸收法，利用結晶系統產生的冷凝液吸收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減排反應器內進行氨還原反應，以達到NOx排放標準，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。來自反應工段的亞硝氣在總管中與空氣混合，經壓縮后送入三臺串聯的吸收塔，吸收尾氣進入N2O減排裝置做進一步處理，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NOx吸收效果的影響，以尾氣中NOx體積分數及回收硝酸質量分數為指標，采用正交試驗，選取A（噴淋水流量，m3/h）、B（補充空氣量，m3/h））、C（吸收溫度，℃）和D（吸收壓力，MPa）等四個主要因素，見表1，應用平時操作中比較常見的3個操作水平參數，安排四因素三水平正交試驗，進行極差分析，得到較優的工藝參數控制方案。

二、N2O的消減

目前，國際上己二酸生產中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供應不富余，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，催化分解技術的工藝條件相對平和，運行周期長，占地面積小，分解后不再生成其他溫室氣體，熱分解技術產生CO2。

其工藝原理為：N2O在催化作用下，在固定床反應器中進行分解反應，反應溫度460-760℃，反應式如下：

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。按照工藝設計，每兩年需更換一次催化劑。在使用期間內，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，高溫會使催化劑永久失活。2、原料氣中水的質量分數。N2O的分解效果在某種程度上受原料氣中水的質量分數的影響，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，進入反應器中的混合原料氣中水含量較高。3、進氣濃度。從理論上分析，進氣濃度升高會使空氣的稀釋量降低，導致混合原料氣的流速下降，流速下降會使原料氣在反應器中的停留時間延長，使反應更加充分，可以提升轉化率。另外，低流速使得反應熱不容易被帶出，進而反應器床層溫度會升高。從熱力學角度看，溫度較高使N2O分解反應進行的不徹底。所以綜合考慮后，需要將進氣濃度控制在合理范圍內。

三、結語

總而言之，國外在處理己二酸生產過程中產生廢氣的方法較成熟，然而在國內的應用并不普遍，特別是對N2O的減排。加大廢氣治理力度，發展廢氣凈化技術，提高化工廠工作人員廢氣治理裝置的操作水平，是優化大氣環境的有效途徑。

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