[发明专利]氮氧化合物气体的常压吸收工艺及装置有效
申请号: | 201310640655.0 | 申请日: | 2013-12-04 |
公开(公告)号: | CN104028100B | 公开(公告)日: | 2017-09-26 |
发明(设计)人: | 刘少军;卿尚松 | 申请(专利权)人: | 刘少军;卿尚松 |
主分类号: | B01D53/79 | 分类号: | B01D53/79;B01D53/56 |
代理公司: | 北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)11371 | 代理人: | 吴开磊 |
地址: | 611930 四*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氧化 气体 常压 吸收 工艺 装置 | ||
技术领域
本发明创造主要涉及工业废气的处理领域,尤其是适用于需要用硝酸作为氧化剂而产生氮氧化合物“废气”的湿法冶金生产领域,具体地讲就是氮氧化合物气体的一种常压吸收工艺及装置。
背景技术
金属硫化矿如辉钼矿、镍钼矿等,大多数用火法生产,高温燃烧后在进一步处理。火法过程中会有大量的二氧化硫二氧化碳等废气产生同时还可能有重金属带出,造成严重的环境污染。另外,火法生产还可能因高温下离子络合而使有效成分收率低或使产品价值降低。若这些矿种用湿法高压氧浸工艺则缺点是:操作维护困难、设备昂贵,生产难以规模化。再比如用金属与硝酸反应生产催化剂级硝酸盐,其产生的氮氧化合物气体通常用尿素还原成氮气或催化还原成氮气,这些方法浪费资源且成本也高;若采用加压吸收氮氧化合物气体成硝酸,其缺陷是设备昂贵、生产控制困难,生产难以规模化。
硝酸的强氧化性对一些难浸出的物料非常有效,却因为加硝酸反应后所产生的氮氧化合物气体吸收困难,造成严重的环境污染,且硝酸价格较高,跑掉的氮氧化合物气体消耗了硝酸增加了生产成本,使得用硝酸生产的工艺给以放弃。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简单经济的工艺及装置,使氮氧化合物气体被完全吸收并重新生成硝酸回用,在整个生产系统中,硝酸的作用相当于催化剂,硝酸的耗量最终转变为氧的消耗,硝酸实际的耗量很小。
本发明的上述目的是通过如下方案来予以实现的:
吸收反应是指氮氧化合物气体在常压环境并且供氧充足的条件下被吸收液(水或稀硝酸溶液)完全吸收生成更浓的HNO3溶液,其中各物质之间发生的化学反应如方程式①~④所示,
基本反应方程式 2NO+O2=2NO2①
3NO2+H2O=2HNO3+NO②
综合反应方程式 4NO+3O2+2H2O=4HNO3③
4NO2+O2+2H2O=4HNO3④
氮氧化合气体(如N2O3、N2O4等)均有此性质,其反应方程式与①~④类似。
在上述反应中,NO被氧化成NO2,NO2不断被吸收液吸收同时生成三分之一NO2气体量的NO,NO(在供氧充足条件下)又不断地被氧化为NO2,再被吸收液吸收。在纯氧环境并且供氧充足的条件下这一循环过程非常快。吸收液的浓度不断提高,达到生产回用浓度范围后即可生产回用,就整个系统而言由HNO3的消耗转变为O2的消耗,硝酸的作用相当于催化剂作用。
上述处理方法中,所用的氧气为液氧(纯度通常≥99.6%)气化而成。
本发明还提供用于上述方法对氮氧化合物气体进行常压吸收的装置。该装置包括通过液体输送管道、气体输送管道在流程上连接液氧储罐、汽化器、反应釜、储液槽和降膜吸收器、射流器、水储槽,构成氮氧化合物气体吸收系统。
该装置中,反应釜内生成的氮氧化合物气体和液氧气化的氧气通过气体输送管道同时通入降膜吸收器。降膜吸收器内的液体经由储液槽通过离心泵以及射流器从降膜吸收器上端喷入降膜吸收器,形成吸收液循环;同时射流器的抽气口与降膜吸收器下端尾气连接吸入尾气(主要是氧气),从降膜吸收器上端喷入降膜吸收器,形成降膜吸收器内的气体循环。射流器到降膜吸收器这段管道内是气液混合流。降膜吸收器内吸收液不停吸收氮氧化合物气体成HNO3。吸收液达到一定浓度范围后返回到反应釜使用,并补充适当水(可以是生产回用水)作为吸收液,达到HNO3重复利用的目的。
上述吸收系统反应过程:反应釜中产生的NO、NO2等气体通过气体输送管道输送至降膜吸收器;液氧储罐中的氧气经气化器、气压自力控制阀、储液罐输送至降膜吸收器;一氧化氮气体与氧气反应:
2NO+O2=2NO2⑤
与此同时,储液槽、降膜吸收器、泵、射流器通过管道连接,形成吸收液循环和尾气循环,不停吸收氮氧化合物气体生成硝酸:
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