浅析已二酸生产中的废气净化技术及其影响因素

于娟

摘 要：在硝酸氧化醇、酮生成己二酸的过程中，会产生大量含NO、N2O、NO2的废气，即亚硝气，据计算，每生产1t己二酸，大约生成0.05tNO、0.11NO2、0.26tN2O。NOx气体会污染大气环境，甚至发生光化学烟雾事件，而且还会使生物发生中毒现象。此外，废气中的N2O是国际限定排放的温室气体之一，其温室效应是CO2的310倍，严重影响着全球的气候变化，如何合理净化这部分废气是化工厂正常生产中亟待处理的问题。

关键词：影响因素；己二酸；废气；净化技术

现阶段，生产己二酸的工业方法主要有：丁二烯法、苯酚法、环己烯法、环己烷法，其中世界范围主要采用的是环己烷法生产己二酸。己二酸作为工业生产中重要的有机原料，对我国工业的发展有重要的影响，但是由于其在生产的过程中会产生氮氧化物废气，而污染环境，因此需要全面分析影响NOx生成及净化的影响因素，下文以M化工厂为例进行了详细的分析。

一、NO与NO2的消减

目前，国内外NOx治理方法有液体吸收法、催化法（选择性催化、非选择性催化等）、吸附法。与其他方法相比，液体吸收法中的水吸收法具有处理量大、成本较低、可回收产品等优点被广泛应用。

M化工厂己二酸装置优先选用水吸收法，利用结晶系统产生的冷凝液吸收NOx，减少NO与NO2气体含量，并回收硝酸。吸收部分NOx后的尾气再在NOx减排反应器内进行氨还原反应，以达到NOx排放标准，其中约99.7%的NOx是在水吸收过程中消除的。

（一）影响水吸收NO与NO2的因素

按照NOx的水吸收理论可得出影响NOx吸收效果的主要因素有：补充氧气量、吸收剂用量、吸收压力、吸收温度。M化工厂己二酸装置亚硝气吸收工段流程如图1所示。来自反应工段的亚硝气在总管中与空气混合，经压缩后送入三台串联的吸收塔，吸收尾气进入N2O减排装置做进一步处理，所得硝酸溶液回收。

图1 己二酸装置亚硝气吸收工段流程示意

为了分析各种因素对NOx吸收效果的影响，以尾气中NOx体积分数及回收硝酸质量分数为指标，采用正交试验，选取A（喷淋水流量，m3/h）、B（补充空气量，m3/h））、C（吸收温度，℃）和D（吸收压力，MPa）等四个主要因素，见表1，应用平时操作中比较常见的3个操作水平参数，安排四因素三水平正交试验，进行极差分析，得到较优的工艺参数控制方案。

二、N2O的消减

目前，国际上己二酸生产中N2O的处理工艺较成熟，其主要处理方法有热分解法和催化分解法。另外，利用N2O氧化苯生成苯酚，目前取得了重要进展。

（一）N2O減排工艺

M化工厂在考虑到M化工厂总的燃料系统供应不富余，提供甲烷做燃料气困难的条件下，选择了催化分解工艺来降低N2O排放。与热分解工艺相比，催化分解技术的工艺条件相对平和，运行周期长，占地面积小，分解后不再生成其他温室气体，热分解技术产生CO2。

其工艺原理为：N2O在催化作用下，在固定床反应器中进行分解反应，反应温度460-760℃，反应式如下：

N2O（g）→N2（g）+0.5O2（g）+82KJ

（二）N2O减排的影响因素

1、催化剂的活性。N2O减排的主要影响因素是催化剂的活性。按照工艺设计，每两年需更换一次催化剂。在使用期间内，催化剂的活性逐渐降低，分解效率逐渐变差，直至不能满足95%的N2O被分解，而更换催化剂。影响催化剂活性的主要因素为温度，高温会使催化剂永久失活。2、原料气中水的质量分数。N2O的分解效果在某种程度上受原料气中水的质量分数的影响，由于水蒸气在催化剂上的吸附是可逆的，因此冬季N2O的分解率高于夏季，原因是夏季空气湿度大，稀释空气中所含水分较高，进入反应器中的混合原料气中水含量较高。3、进气浓度。从理论上分析，进气浓度升高会使空气的稀释量降低，导致混合原料气的流速下降，流速下降会使原料气在反应器中的停留时间延长，使反应更加充分，可以提升转化率。另外，低流速使得反应热不容易被带出，进而反应器床层温度会升高。从热力学角度看，温度较高使N2O分解反应进行的不彻底。所以综合考虑后，需要将进气浓度控制在合理范围内。

三、结语

总而言之，国外在处理己二酸生产过程中产生废气的方法较成熟，然而在国内的应用并不普遍，特别是对N2O的减排。加大废气治理力度，发展废气净化技术，提高化工厂工作人员废气治理装置的操作水平，是优化大气环境的有效途径。

参考文献：

[1]张静.某医药化工企业废气治理工程设计[D].浙江大学，2017.

[2]戎晓林.热等离子体技术在有机废气处理工程中的应用研究[D].广州大学，2016.

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