本发明涉及化工设备，特别是涉及氮氧化物脱除装置及利用其脱除氮氧化物的方法。
背景技术：
NOx是大气主要污染源之一，NOx包括N2O、NO、NO2、 N2O4、N2O5、N2O8等。NOx气体主要来自化石燃料、煤化工、硝酸、电镀等工业废气及汽车尾气，能引起人体中毒、植物损害、酸雨酸雾等，并可与碳氢化合物形成化学烟雾，造成臭氧层破坏。我国制定的《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996），对NOx的排放量进行了严格限制，最高允许排放浓度为240mg/m3。
磷酸羟胺（HPO）装置因氨氧化吸收工序生成硝酸盐的反应中，亚硝酸气不能完全转化为HNO3，尾气中含有大量未吸收的氮氧化物（NOx）气体。NOx气体经脱硝反应处理达标后排放，但传统的HPO法制备己内酰胺的NOx脱除装置运行出现不稳定或开停车操作，仍会导致尾气排放NOx超标。
脱硝技术主要分为湿法和干法两大类。工业装置脱除NOx的主要工艺通常采用选择性非催化还原技术SNCR和选择性催化还原技术SCR。SNCR和SCR技术主要是在没有或有催化剂时，将NOx选择性地还原为H2O和N2，SNCR脱除效率为50%~60%，SCR脱除效率为60%~90%。传统的HPO法制备己内酰胺的NOx脱除装置采用的是SCR技术。
然而，传统的HPO法制备己内酰胺的NOx脱除装置是将氨氧化开车稳定后，燃烧气体加热器再点火，因NOx气体脱除反应器不能快速升温至反应温度，尾气NOx不能有效脱除，致使每次装置开车上空排放尾气NOx浓度超标（NOx浓度＞200mg/m3）,大气环境受到严重污染，危害人体健康。排放尾气NOx浓度超标成为困扰装置运行的难题。
技术实现要素：
基于此，有必要针对传统的HPO法制备己内酰胺的氮氧化物脱除装置，尾气排放NOx超标的问题，提供一种尾气排放NOx环保达标的氮氧化物脱除装置。
此外，本发明还提供一种利用上述氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法。
一种氮氧化物脱除装置，用于脱除磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中产生的氮氧化物，所述氮氧化物脱除装置包括：
氮氧化物气体脱除过滤器，用于将磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中未被硝酸吸收塔吸收的尾气凝聚，除去硝酸雾气，得到过滤气体；
与所述氮氧化物气体脱除过滤器连通的气体加热器，用于以高压蒸汽为热源，将所述过滤气体与高压蒸汽换热，得到加热后的尾气；
与所述气体加热器连通的气体燃烧加热器，用于将氢气与压缩空气点火燃烧后对所述加热后的尾气继续加热，得到燃烧尾气；
与所述气体燃烧加热器连通的空气管线，用于提供所述压缩空气；
与所述气体燃烧加热器连通的氢气管线，用于提供所述氢气；
与所述气体燃烧加热器连通的氮氧化物气体脱除反应器，用于将所述燃烧尾气与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，所述排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3；
与所述氮氧化物气体脱除反应器连通的氨气管线，用于提供所述氨气。
在其中一个实施例中，所述氢气管线包括含氢气尾气管线和辅助氢气管线，所述含氢气尾气管线，用于提供磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中羟胺工序产生的含氢气尾气，所述辅助氢气管线，用于提供辅助氢气。
在其中一个实施例中，所述空气管线上设有流量指示控制阀，所述氢气管线上设有比例调节控制阀，所述气体燃烧加热器靠近出口的一端设有温度指示控制阀，所述温度指示控制阀、比例调节控制阀和流量指示控制阀之间联锁控制。
在其中一个实施例中，所述氮氧化物脱除装置还包括与所述氮氧化物气体脱除反应器连通的空气压缩机透平机，用于将所述含有氮气和水蒸气的排放气做功后排入大气。
一种利用上述氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法，包括以下步骤：
提供氢气和压缩空气；
将所述氢气和压缩空气通入所述气体燃烧加热器点火燃烧，使所述氮氧化物气体脱除反应器提前升温至270℃~280℃；
提供磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中未被硝酸吸收塔吸收的尾气；
将所述尾气通入所述氮氧化物气体脱除过滤器，通过凝聚，除去硝酸雾气，得到过滤气体；
将所述过滤气体通入所述气体加热器，以高压蒸汽为热源，将所述过滤气体与高压蒸汽换热，得到加热后的尾气；
将所述加热后的尾气通入所述气体燃烧加热器，所述氢气与压缩空气点火燃烧对所述加热后的尾气继续加热，得到燃烧尾气；
提供氨气；
将所述氨气和燃烧尾气通入提前升温至270℃~280℃的氮氧化物气体脱除反应器，所述氨气和燃烧尾气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，所述排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3。
在其中一个实施例中，将所述氨气和燃烧尾气通入提前升温至270℃~280℃的氮氧化物气体脱除反应器，所述氨气和燃烧尾气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，所述排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3的步骤之后，还包括以下步骤：
将所述含有氮气和水蒸气的排放气通入空气压缩机透平机做功后排入大气。
在其中一个实施例中，所述提供氢气和压缩空气的步骤中，所述氢气来源于磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中羟胺工序产生的含氢气尾气。
在其中一个实施例中，所述提供氢气和压缩空气的步骤中，所述氢气还来源于辅助氢气。
上述氮氧化物脱除装置及利用其脱除氮氧化物的方法，通过将氢气与压缩空气通入气体燃烧加热器点火燃烧，使氮氧化物气体脱除反应器提前升温至270℃~280℃，再将磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中未被硝酸吸收塔吸收的尾气依次通过氮氧化物气体脱除过滤器、气体加热器、气体燃烧加热器通入氮氧化物气体脱除反应器中，与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，此过程不出现任何时间空挡，降低了排放气中氮氧化物的浓度，使得排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3，排放气环保达标。
附图说明
图1为一实施方式的氮氧化物脱除装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的氮氧化物脱除装置，用于脱除磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中产生的氮氧化物，该氮氧化物脱除装置包括氮氧化物气体脱除过滤器10、气体加热器20、气体燃烧加热器30、空气管线40、氢气管线50、氮氧化物气体脱除反应器60和氨气管线70。
其中，氮氧化物气体脱除过滤器10用于将磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中未被硝酸吸收塔吸收的尾气凝聚，除去硝酸雾气，得到过滤气体。
磷酸羟胺法制备己内酰胺的工艺中，从硝酸吸收塔顶部出来未被吸收的尾气进入氮氧化物气体脱除过滤器10，通过凝聚以除去夹带的硝酸雾气，聚结成的液体则由氮氧化物气体脱除过滤器10的底部排出回收，过滤气体则从氮氧化物气体脱除过滤器10的顶部进入气体加热器20。
气体加热器20与氮氧化物气体脱除过滤器10连通。气体加热器20用于以高压蒸汽为热源，将过滤气体与高压蒸汽换热，得到加热后的尾气。
在本实施方式中，气体加热器20为列管式换热器。从氮氧化物气体脱除过滤器10顶部出来的过滤气体进入气体加热器20的壳程，用高压蒸汽从管程加热，得到加热后的尾气，加热后的尾气进入气体燃烧加热器30。
气体燃烧加热器30与气体加热器20连通。气体燃烧加热器30用于将氢气与压缩空气点火燃烧后对加热后的尾气继续加热，得到燃烧尾气。
空气管线40与气体燃烧加热器30连通，用于提供压缩空气。
氢气管线50与气体燃烧加热器30连通，用于提供氢气。
在本实施方式中，氢气管线50包括含氢气尾气管线52和辅助氢气管线54。
其中，含氢气尾气管线52用于提供磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中羟胺工序产生的含氢气尾气。辅助氢气管线54用于提供辅助氢气。
可以理解，羟胺工序重结晶期间，若外界原料氢气进料用量调整频繁，导致氢分压不能稳定控制在30%~35%，不能满足工艺控制要求（气体燃烧加热器30的燃烧氢气用量约80m3/hr）时，此时通过辅助氢气管线54通入辅助氢气，可以稳定控制气体燃烧加热器30燃烧。
为了稳定控制气体燃烧加热器30燃料，空气管线40上设有流量指示控制阀400，氢气管线50上设有比例调节控制阀500，气体燃烧加热器30靠近出口的一端设有温度指示控制阀300。上述温度指示控制阀300、比例调节控制阀500和流量指示控制阀400之间联锁控制。
氮氧化物气体脱除反应器60与气体燃烧加热器30连通。氮氧化物气体脱除反应器60用于将燃烧尾气与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，该排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3。
氨气管线70与氮氧化物气体脱除反应器60连通，用于提供氨气。
由于燃烧尾气与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气中带有大量热能，为了充分利用这部分热能，上述氮氧化物脱除装置还包括空气压缩机透平机80。该空气压缩机透平机80与氮氧化物气体脱除反应器60连通，用于将含油氮气和水蒸气的排放气做功后排入大气。
上述氮氧化物脱除装置，空气压缩机正常运行后，羟胺工序重结晶后含氢气的尾气排放稳定（反应压力控制在2500kPa~2550kPa，氢分压在30%~35%）的前提下，氨氧化硝酸吸收工序点火开车前1小时（即磷酸羟胺法制备己内酰胺产生未被硝酸吸收塔吸收的尾气前1小时），气体燃烧加热器30点火通氢气和压缩空气燃烧，使氮氧化物气体脱除反应器60提前升温至270℃~280℃。氨氧化工序通氨反应开车后20分钟~30分钟，产生未被吸收塔吸收的尾气，该未被硝酸吸收塔吸收的尾气依次通过氮氧化物气体脱除过滤器10、气体加热器20、气体燃烧加热器30通入氮氧化物气体脱除反应器60中，与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，此过程不出现任何时间空挡，降低了排放气中氮氧化物的浓度，使得排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3，排放气环保达标。
一种利用上述氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法，包括以下步骤：
S110、提供氢气和压缩空气。
其中，氢气来源于磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中羟胺工序产生的含氢气尾气。
羟胺工序重结晶期间，若外界原料氢气进料用量频繁，导致氢分压不能稳定控制在30%~35%，不能满足工艺控制要求（气体燃烧加热器的燃烧氢气用量约80m3/hr）时，氢气还来源于辅助氢气管线中的辅助氢气，稳定控制气体燃烧加热器燃烧。
S120、将氢气和压缩空气通入气体燃烧加热器点火燃烧，使氮氧化物气体脱除反应器提前升温至270℃~280℃。
具体的，空气压缩机运行后，羟胺工序重结晶后含氢气的尾气排放稳定（反应压力控制在2500kPa~2550kPa，氢分压为30%~35%）的前提下，将氢气和压缩空气通入气体燃烧加热器点火燃烧，使氮氧化物气体脱除反应器提前升温至270℃~280℃。
S130、提供磷酸羟胺法制备己内酰胺工艺中未被硝酸吸收塔吸收的尾气。
S140、将上述尾气通入氮氧化物气体脱除过滤器，通过凝聚，除去硝酸雾气，得到过滤气体。
S150、将上述过滤气体通入气体加热器，以高压蒸汽为热源，将过滤气体与高压蒸汽换热，得到加热后的尾气。
S160、将加热后的尾气通入气体燃烧加热器，氢气与压缩空气点火燃烧对加热后的尾气继续加热，得到燃烧尾气。
S170、提供氨气。
S180、将氨气和燃烧尾气通入提前升温至270℃~280℃的氮氧化物气体脱除反应器，氨气和燃烧尾气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气，该排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3。
其中，催化剂为以BaSO4/TiO2为载体的（VO）SO4催化剂，反应温度为280℃~300℃。
步骤S180中反应方程如下：
6NO2+8NH3→7N2+12H2O+45 kJ/mo1
6NO+4NH3→5N2+6H2O+300 kJ/mo1
可以理解，燃烧尾气与氨气在催化剂作用下反应，形成含有氮气和水蒸气的排放气中带有大量热能，为了充分利用这部分热能，上述脱除氮氧化物的方法还包括以下步骤：
S190、将含有氮气和水蒸气的排放气通入空气压缩机透平机做功后排入大气。
上述脱除氮氧化物的方法，步骤S120在步骤S130发生前1小时进行，即磷酸羟胺法制备己内酰胺产生未被硝酸吸收塔吸收的尾气前1小时，气体燃烧加热器30点火通氢气和压缩空气燃烧，使氮氧化物气体脱除反应器60提前升温至270℃~280℃。
当氨氧化工序通氨反应开车后20分钟~30分钟，产生未被吸收塔吸收的尾气，依次通过氮氧化物气体脱除过滤器、气体加热器、气体燃烧加热器通入氮氧化物气体脱除反应器后，氮氧化物气体脱除反应器已经达到反应温度，直接就能和氨气在催化剂作用下反应，不存在任何时间空挡，降低了排放气中氮氧化物的浓度，使得排放气中氮氧化物浓度＜200mg/m3，排放气环保达标。
以下为具体实施例。
实施例1
某年度磷酸羟胺法制备己内酰胺装置开车，执行本申请中的氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法，现场尾气排放情况见表1。
表1 某年度磷酸羟胺法制备己内酰胺装置开车尾气氮氧化物浓度统计
对比例1
某年度磷酸羟胺法制备己内酰胺装置开车，执行传统的氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法，现场尾气排放情况见表2。
表2某年度磷酸羟胺法制备己内酰胺装置开车尾气氮氧化物浓度统计
由表1和表2可以看出，采用传统的氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物，9次开车过程中环保检测站统计氮氧化物浓度均＞200mg/m3，排放均不合格，而采用本申请中氮氧化物脱除装置脱除氮氧化物的方法，9次开车过程中环保检测站统计氮氧化物浓度均小于200mg/m3，排放合格达标。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。