[发明专利]氯苯绝热硝化过程中产生的氮氧化物的脱除工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种废气中氮氧化物的脱除工艺，特别涉及一种氯苯绝热硝 化过程中产生的氮氧化物的脱除工艺，属于精细化工技术和废气处理技术领 域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是指一系列由氮元素和氧元素组成的化合物，包括N₂O、 NO、N₂O₃、NO₂、N₂O₄、N₂O₅，通常用分子式NO_x来表示。除一氧化氮和二氧化氮 外，其他氮氧化物均极不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮及一氧化氮，一 氧化氮又变为二氧化氮。

氮氧化物对人体的危害很大，可直接导致人体的呼吸道损伤。氮氧化物 会使植物受损伤甚至死亡，在光的催化作用下，易与碳氢化物发生复杂的光 化反应，产生光化学烟雾，导致严重的大气污染。氮氧化物也会导致臭氧层 的破坏，还易与水汽结合成为含有硝酸成分的酸雨。因此，国家制定了严格 的NO_x排放标准(GB13223-2003)，60m烟囱有组织排放的废气中氮氧化物相当 于质量浓度以二氧化氮计≤2.05mg/m³的大气标准。

在氯苯绝热硝化过程中，硫酸为催化剂，氯苯和硝酸发生硝化反应生成 硝化产物硝基氯苯，在操作温度为60℃-140℃，操作压力为0.4MPa-1.0MPa， 氯苯与硝酸发生连续硝化反应，氯苯经过连续绝热硝化反应制得硝基氯苯的 混合物。硝基氯苯的混合物经连续绝热硝化反应后的物料通过减压闪蒸技术， 将反应后物料迅速冷却，并使硝化反应过程中生成的副产物水和未反应的原 料氯苯进入气相；在减压闪蒸的同时将废酸浓缩，硝化反应的物料经液-液分 离，水相主要为硫酸溶液，经过除杂分离，供硝化反应循环使用；油相为硝 基氯苯混合物，硝基氯苯混合物经水洗、碱洗、水洗后进一步分离得到对硝 基氯苯、邻硝基氯苯和间硝基氯苯产品，闪蒸过程中气相物料产物经冷却后 的不凝性气体主要为含有NO_x的废气。

在氯苯绝热硝化制备硝基氯苯过程中，氮氧化物废气的主要来源有：(1) 在氯苯绝热硝化过程中，为了提高过程的安全性，减少硝酸的分解，采用氯 苯过量，硝酸作为反应过程的控制物料，混酸浓度也较通常硝化过程中使用 的混酸浓度低，但是，因为绝热硝化反应温度高，硝酸在高温下易发生分解 反应产生NO_x，因此，在氯苯绝热硝化过程中仍然存在硝酸的分解反应和反应 后物料中残余有未反应的硝酸；(2)硝化反应过程中会发生氧化副反应，导 致氮氧化物的生成；(3)在氯苯绝热硝化过程中，产生亚硝基硫酸(NOHSO₄)， 当硝化反应完成后的物料减压闪蒸过程中，亚硝基硫酸发生分解反应，也会 产生氮氧化物；(4)硝酸在贮运过程中也发生分解放出氧化氮。在反应后物 料采用减压闪蒸过程中，氮氧化物进入气相物料系统，这样就会产生氮氧化 物的废气，主要成分为H₂O、NO_x、空气和少量有机物，其中NO_x的体积分数为 0.04％-0.1％之间。

在氯苯绝热硝化过程产生含有NO_x的废气，还有少了可挥发的有机物，因 此，研发氯苯绝热硝化过程中的废气治理工艺显得尤为重要。

显然，传统的NO_x废气治理技术，均是针对含有NO_x的气体进行吸收，而 当NO_x废气中含有有机物时，会因存在有机污染物导致液相产物的污染问题， 从而使气相物料污染转化为液相污染，吸收后的液相处理就面临新的问题。

发明内容