利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法，它解决了现有企业治理含氮氧化物尾气成本高、污染环境等问题，其特征在于：它是利用氮氧化物与氯化钾溶液（或混合溶液）在吸收塔快速转化成硝酸钾，通过控制稀硝酸的浓度、体积和加入氯化钾的量来控制硝酸钾的纯度，利用饱和硝酸钾溶液做洗涤液进一步提高产品纯度，利用氯根的浓度判断硝酸钾的收率，具体步骤是：（1）将含氮氧化物工业尾气吸收转化成硝酸，吸收剂里事先加入1%的盐结晶抑制剂；（2）硝酸与氯化钾反应转化成硝酸钾；（3）氯化氢气体的分离与硝酸钾的析出；（4）硝酸钾的洗涤与分离；（5）硝酸钾的干燥与滤液的循环利用。具有操作方便、环保节能等优点，可直接将化工企业含氮氧化物尾气转化为硝酸钾，具有广泛的推广应用价值。
【专利说明】
利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法
技术领域
[0001]本发明属于化学、化工、医药、环保行业废气综合治理技术，尤其是涉及到一种利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的提高，工业尾气的排放标准也越来越严格，诸如氮氧化物、二氧化硫的排放必须达标排放，目前工厂对氮氧化物尾气的处理一般是用碱液吸收或进一步氧化吸收转化成硝酸，由于常压下转化成的硝酸浓度都较低，很难带来效益，既无法销售自身也消化不完。
[0003]硝酸钾既是一种重要的工业原料又是一种优质的无氯钾氮复合肥，工业硝酸钾还可应用于火药、焰火、金属焊接助剂、氨催化剂等，还用于玻璃制品、光学玻璃、陶瓷、计算机和彩电玻壳等行业，特别是现在兴起的熔盐储能材料对硝酸钾的依赖性很强，对其需求显著增加。现阶段生产硝酸钾的方法主要是复分解反应法，一是利用钠硝石与氯化钾发生复分解反应，化工部长沙设计研究院采用多步反应、提纯制得了纯度较高的硝酸钾(CN201510747903.0)，但此反应钠硝石在我国较少，价格较贵，因而利润空间有限；山东昌乐县硝酸盐厂利用稀硝酸生产硝酸钾(CN92106421.7)，其条件是70-105°C，负压300-400mm-Hg下反应转化3小时以上，事实上此条件已经使大量硝酸分解了，采用负压浓缩盐溶液能耗高，在除杂时用大量自来水洗涤会大量溶解硝酸钾减少收率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于为工业生产上含氮氧化物尾气提供一种综合治理、利用的新方法，使得既减轻了环境危害，又产生了经济效益。
[0005]本发明的技术方案是:利用氮氧化物吸收塔控制稀硝酸的浓度、体积和加入氯化钾的量，利用饱和硝酸钾溶液做洗涤液，通过氯根的浓度判断硝酸钾的收率，具体步骤如下:
(1)将含氮氧化物工业尾气吸收转化成硝酸:即将经过氧化后的含氮氧化物工业尾气引入吸收塔常压循环吸收，吸收剂为自来水或稀硝酸或循环使用的硝酸钾溶液，吸收剂里事先加入0.5-1%的盐结晶抑制剂，当硝酸的浓度达到35?40%时，尾气的转化速率变慢，此时停止通气，转化暂停；
(2)硝酸转化成硝酸钾:自加料口向吸收塔内按塔内溶液体积与固体氯化钾质量比为4L:1?1.2kg的比例投放氯化钾固体，搅拌并继续通入氮氧化物气体以补充消耗掉的硝酸，加热保持温度在60?70度，直至氯化钾固体完全溶解；
(3)氯化氢气体的分离与硝酸钾的析出:趁热向吸收塔内开始曝气，挥发出的氯化氢气体及部分氮氧化物用石灰水吸收，曝气15?30min至Cl 一下降至160g/L以下，所得溶液与析出的硝酸钾温度降至25?30°C时排放至离心机分离；
(4 )硝酸钾的洗涤与分离:将排放至离心机的溶液与析出的硝酸钾立即离心过滤，并用少量饱和硝酸钾溶液洗涤，滤液及洗涤液弓I流至吸收塔再回收利用；
(5)硝酸钾的干燥与滤液的循环利用:将过滤洗涤后的硝酸钾送入流化床，在105?115°C条件下进行干燥，再送入包装机封包，滤液返回吸收塔重复利用。
[0006]进一步的，步骤(I)中吸收剂里事先加入0.5?1%的盐结晶抑制剂，所述抑制剂为氨三乙酰胺，步骤(2)中加入固体氯化钾后继续通入氮氧化物以便转化成稀硝酸补充消耗掉的硝酸，当氯化钾大部分溶解后继续通氮氧化物气体至#浓度不低于5mol/L，曝气完毕Cl—应低于160g/L。吸收塔内溶液体积与加入的固体氯化钾的体积质量比为4 L:1?1.2kg。离心过滤时的洗涤液为饱和硝酸钾溶液。
[0007]本发明的关键在于吸收塔通过尾气循环吸收控制酸的浓度和加入的氯化钾的量以及溶液中存在的氯离子的浓度，适用于尾气转化吸收小规模生产硝酸钾。反应的时间及产量取决于尾气的量和浓度，生成的硝酸钾单次产率有小幅波动，但总体平衡;循环一定时间当钠含量较高时应通过重结晶除去母液中的氯化钠;为了尾气连续吸收宜使用两套吸收
目.ο
[0008]本发明操作方便、环保节能，而且气体的吸收、转化及盐的冷却结晶在同一塔内完成，减少了设备投入，具有广泛的推广应用价值。
[0009]下面结合附图对本发明作进一步描述。
【附图说明】
[0010]图1为本发明工艺流程示意图。
[0011]图中:I为进气口，2为吸收塔，3为进料口，4为离心机，5为离心栗，6为曝气入口，7为曝气出口，8为流化床，9为包装机。
【具体实施方式】
[0012]利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法是利用氮氧化物吸收塔控制稀硝酸的浓度、体积和加入氯化钾的量，利用饱和硝酸钾溶液做洗涤液，通过氯根的浓度判断硝酸钾的收率，具体步骤如下:
(1)将含氮氧化物工业尾气吸收转化成硝酸:即将经过氧化后的含氮氧化物工业尾气从进气口 I引入吸收塔2常压循环吸收，所述吸收剂为自来水或稀硝酸或硝酸钾溶液，吸收剂里事先加入0.5-1%的盐结晶抑制剂，当硝酸的浓度达到35?40%时，尾气的转化速率变慢，此时停止通气，转化暂停；
(2)硝酸转化成硝酸钾:自进料口3向吸收塔内按塔内溶液体积与固体氯化钾质量比为4L:1?1.2kg的比例投放氯化钾固体，搅拌并继续通入氮氧化物气体以补充消耗掉的硝酸，加热保持温度在60?70度，直至氯化钾固体完全溶解；
(3)氯化氢气体的分离与硝酸钾的析出:趁热通过曝气入口6向吸收塔内开始曝气，挥发出的氯化氢气体及部分氮氧化物经曝气出口 7用石灰水吸收，曝气15?30min后所得溶液与析出的硝酸钾温度降至25?30°C时排放至离心机分离；
(4)硝酸钾的洗涤与分离:将排放至离心机4的溶液与析出的硝酸钾立即离心过滤，并用少量饱和硝酸钾溶液洗涤，滤液及洗涤液经离心栗5引流至吸收塔再回收利用；
(5)硝酸钾的干燥与滤液的循环利用:将过滤洗涤后的硝酸钾送入流化床8，在105?115°C条件下进行干燥，再送入包装机9封包，滤液返回吸收塔重复利用。
[0013]实施例1:
如图1所示，经氧化后的氮氧化物气体通过进气口进入吸收塔循环吸收，吸收塔事先加入近420L已经经过一轮循环后的母液(Cl 一: 135.96g/L)作吸收液，吸收剂里事先加入2.5kg的盐结晶抑制剂，从进料口加入固体氯化钾(含量95%)104kg，室温搅拌并持续通入氮氧化物气体160min，监测#浓度为5.53mol/L，剩下部分不溶物通过通入蒸汽加热至70°C溶解完全，趁热开启空气压缩机通过曝气口曝气，赶走复分解反应生成的氯化氢气体，30min后监测溶液体系Cl一含量(154.5/L)，当温度下降至25°C时，所得料浆固液混合物转入离心机离心过滤并洗涤，滤液通过离心栗返回吸收塔，固体送入流化床105-115°C干燥，再送入包装机封包。本轮得到干燥硝酸钾126kg，收率89.4%，经检测产品Cl—含量0.21%。
[0014]返回吸收塔的滤液共约430L，再次加入104kg氯化钾，室温搅拌并持续通入氮氧化物气体180min，监测#浓度为5.80mol/L，剩下部分不溶物通过通入蒸汽加热至70°C溶解完全，趁热开启空气压缩机通过曝气口曝气，赶走复分解反应生成的氯化氢气体，35min后监测溶液体系Cl一含量(158.4/L)，当温度下降至25°C时，所得料浆固液混合物转入离心机离心过滤并洗涤，滤液通过离心栗返回吸收塔，固体送入流化床105-115°C干燥，再送入包装机封包。本轮得到干燥硝酸钾123kg，收率87.2%，经检测产品Cl—含量0.28%。
[0015]实施例2:
如图1所示，经氧化后的氮氧化物气体通过进气口进入吸收塔循环吸收，吸收塔事先加入近400L以前的稀硝酸(约40%)作吸收液，吸收剂里事先加入3kg的盐结晶抑制剂，从进料口加入固体氯化钾(含量95%) 127kg，室温搅拌并持续通入氮氧化物气体10min，监测H+浓度为5.09mol/L，剩下部分不溶物通过通入蒸汽加热至70°C溶解完全，趁热开启空气压缩机通过曝气口曝气，赶走复分解反应生成的氯化氢气体，30min后监测溶液体系Cl—含量(117.8g/L，初次)，当温度下降至25°C时，所得料浆固液混合物转入离心机离心过滤并洗涤，滤液通过离心栗返回吸收塔，固体送入流化床105-115°C干燥，再送入包装机封包。本轮得到干燥硝酸钾140kg，收率81.4%(初次)，经检测Cl—含量0.40%。
[0016]循环后吸收塔的滤液共约320L，再次加入70kg氯化钾，室温搅拌并持续通入氮氧化物气体160min，监测护浓度为5.50mol/L，剩下部分不溶物通过通入蒸汽加热至70°C溶解完全，趁热开启空气压缩机通过曝气口曝气，赶走复分解反应生成的氯化氢气体，30min后监测溶液体系Cl一含量(147.4/L)，当温度下降至25°C时，所得料浆固液混合物转入离心机离心过滤并洗涤，滤液通过离心栗返回吸收塔，固体送入流化床105-115°C干燥，再送入包装机封包。本轮得到干燥硝酸钾81.5kg，收率85.8%，经检测Cl—含量0.31%。
【主权项】
1.一种利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法，其特征在于:它是利用氮氧化物转化成稀硝酸进而与氯化钾溶液(或混合溶液)在吸收塔进一步转化成硝酸钾，通过控制稀硝酸的浓度、体积和加入氯化钾的量来控制硝酸钾的纯度，利用饱和盐溶液做洗涤液进一步提高产品纯度，利用氯根的浓度判断硝酸钾的收率，具体步骤如下: (1)将含氮氧化物工业尾气吸收转化成硝酸:即将经过氧化后的含氮氧化物工业尾气引入吸收塔常压循环吸收，吸收剂为自来水或稀硝酸或循环使用的硝酸钾溶液，吸收剂里事先加入0.5~1%的盐结晶抑制剂，当硝酸的浓度达到35?40%时，尾气的转化速率变慢，此时停止通气，转化暂停； (2)硝酸转化成硝酸钾:自进料口向吸收塔内按比例投放氯化钾固体，搅拌并继续通入氮氧化物气体以补充消耗掉的硝酸，加热保持温度在60?70度，直至氯化钾固体完全溶解； (3)氯化氢气体的分离与硝酸钾的析出:趁热向吸收塔内开始曝气，挥发出的氯化氢气体及部分氮氧化物用石灰水吸收，曝气15?30min至Cl 一不高于160g/L，所得溶液与析出的硝酸钾温度降至25?30°C时排放至离心机分离； (4 )硝酸钾的洗涤与分离:将排放至离心机的溶液与析出的硝酸钾立即离心过滤，并用少量饱和硝酸钾溶液洗涤，滤液及洗涤液弓I流至吸收塔再回收利用； (5)硝酸钾的干燥与滤液的循环利用:将过滤洗涤后的硝酸钾送入流化床，在105?115°C条件下进行干燥，再送入包装机封包，滤液返回吸收塔重复利用。2.根据权利要求1所述的利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法，其特征在于:步骤(I)中吸收剂里事先加入0.5?1%的盐结晶抑制剂，所述抑制剂为氨三乙酰胺，步骤(2)中加入固体氯化钾后继续通入氮氧化物以便转化成稀硝酸补充消耗掉的硝酸，当氯化钾大部分溶解后继续通氮氧化物气体至#浓度不低于5mol/L，曝气完毕Cl—应低于160g/L。3.根据权利要求1或2所述的利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法，其特征在于:吸收塔内溶液体积与加入的固体氯化钾的体积质量比为4 L:1?1.2kg。4.根据权利要求3所述的利用氮氧化物尾气快速转化成硝酸钾的方法，其特征在于:离心过滤时的洗涤液为饱和硝酸钾溶液。
【文档编号】B01D53/78GK105858688SQ201610199553
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月4日
【发明人】冉敬文, 裴军
【申请人】黄冈师范学院