金属催化剂生产烟气的处理方法与流程

本发明涉及金属催化剂生产烟气处理的技术领域，具体而言，涉及金属催化剂生产烟气的处理方法。

背景技术：

金属催化剂生产工序主要是将金属溶于中等浓度的硝酸中，得到硝酸盐溶液，经减压蒸发冷却后，得到硝酸盐晶体，硝酸盐晶体经过加热分解得到金属氧化物，最后经高温煅烧得到金属催化剂。因此，金属催化剂生产的整个工艺过程中主要包括三个工段：化金属工段、分解工段、煅烧工段。

三个工段虽然反应物和产物不同，但是都会产生氮氧化物气体，其中：

化金属工段通常采用浓度为60％左右的硝酸作为反应剂和金属反应，产生的烟气为高纯的氮氧化物气体，但是气量较小，温度较低；

分解工段通常采用的电加热连续分解，分解温度约为300～400℃，产生的烟气为氮氧化物气体与空气的混合气，但是氮氧化物的浓度较高，气体温度较高；

煅烧工段通常以天然气燃烧作为热源，燃烧温度约为1200～1500℃，产生的烟气中氮氧化物含量明显低于化金属工段烟气和分解工段烟气，回收价值小，但是温度较高，气量较大。

由于三个工段产生的烟气在浓度和温度上的显著差异，因此目前的烟气处理方式为独立处理，效率低，且经济效益较差。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种综合利用三个工段烟气的属性来一体化处理三种烟气的处理方法以及处理系统，以降低金属催化剂生产烟气的处理成本和效率，并充分回收氮氧化物资源。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了金属催化剂生产烟气的处理方法。技术方案如下：

金属催化剂生产烟气的处理方法，所述烟气包括化金属反应产生的第一烟气、分解反应产生的第二烟气以煅烧反应产生的第三烟气，处理方法包括以下步骤：

(1)对第一烟气和第二烟气进行混合处理，得到第一混合气；

(2)对所述第一混合气进行氧化处理，使第一混合气中的no氧化为no2，得到氧化气；

(3)对氧化气进行吸收处理，得到硝酸和第一尾气；

(4)对第一尾气、第三烟气和氨源进行混合处理，得到第二混合气；

(3)对所述第二混合气进行脱硝处理，得到氮氧化物浓度≤200mg/m³的第二尾气。

进一步地是，所述第一烟气的温度为35～45℃；所述第二烟气的温度为185～215℃，氮氧化物的浓度为26～34g/m³；所述第三烟气的温度为185～215℃，氮氧化物的浓度为160～240mg/m³。

进一步地是，所述第一混合气的温度为180～210℃；氧化气的温度为100～150℃；第一尾气的温度为35～45℃。

进一步地是，对第一混合气、氧化气、第一尾气中任意几个的温度进行监测，并根据监测值实时调整第一烟气和/或第二烟气的流量。

进一步地是，第二混合气的温度为100～200℃。

进一步地是，对第二混合气的温度进行监测，并根据监测值实时调整第一尾气和/或第三烟气的流量。

进一步地是，采用浓度为5～15％的稀硝酸对氧化气进行吸收处理，所得硝酸可回用于化金属反应。

进一步地是，所述脱硝处理为低温scr脱硝处理处理，所述氨源为氨气，氨气浓度为2～10％。

进一步地是，第二混合气中氨气与氮氧化物的体积比为(0.9～1.05)：1。

进一步地是，所述金属催化剂为镍、锌、铜、锰、银、铅、铂、钯中的任意一种。

为了实现上述目的，根据本发明的另一个方面，还提供了金属催化剂生产烟气的处理系统。技术方案如下：

金属催化剂生产烟气的处理系统，所述烟气包括化金属工段输出的第一烟气、分解工段输出的第二烟气以煅烧工段输出的第三烟气，处理系统包括：

第一混合单元，用于使第一烟气和第二烟气混合并输出第一混合气；

氧化单元，用于使第一混合气中的no氧化为no2并输出氧化气；

吸收单元，用于对氧化气中的氮氧化物进行吸收并输出硝酸和第一尾气；

第二混合单元，用于使第一尾气、第三烟气和氨源进行混合处理并输出第二混合气；

脱硝单元，用于对第二混合气进行脱硝输出并输出第二尾气；

温控单元，包括控制第一混合气的温度的第一温控组件和/或控制第二混合气的温度的第二温控组件。

进一步地是，所述第一混合单元包括第一烟气输送管路、第二烟气输送管路以及第一混合塔。

进一步地是，所述第一温控组件包括设于第一混合气输送管路上的第一温度传感器、第一控制器、设于第一烟气输送管路上的第一阀门以及设于第二烟气输送管路上的第二阀门。

进一步地是，所述氧化单元包括第一混合气输送管道、氧化剂输送管路以及氧化塔；所述吸收单元包括氧化气输送管道、吸收剂输送管道以及喷淋塔。

进一步地是，所述第二混合单元包括喷氨栅格、第一尾气输送管路、第三烟气输送管路以及第二混合塔。

进一步地是，所述第二温控组件包括设于第二混合气输送管路上的第二温度传感器、第二控制器、设于第一尾气输送管路上的第三阀门以及设于第三烟气输送管路上的第四阀门。

进一步地是，所述脱硝单元包括第二混合器输送管道以及低温scr脱硝塔。

进一步地是，处理系统还包括硝酸输送单元，所述硝酸输送单元包括与吸收单元连接的第一硝酸输送管路和中间罐。

进一步地是，处理系统还包括硝酸回用单元，所述硝酸回用单元包括设于中间罐与化金属工段之间的第二硝酸输送管路；并且/或者，中间罐内设有液位计。

进一步地是，所述第二硝酸输送管路包括总管、三通阀、第一支管和第二支管，总管上设有ph传感器，第二支管上设有的浓缩装置。

可见，本发明的金属催化剂生产烟气的处理方法以及处理系统具有以下优点：

首先，通过充分地考虑三个工段烟气的气量、温度和浓度，仅对第一烟气和第二烟气进行一体化处理，既满足了氧化吸收的温度需求，又充分地回收了氮氧化物资源；

其次，充分地利用氧化吸收后产生的第一尾气的较低温度与第三烟气的较高温度，满足后端脱硝所需要的反应温度，在不外加能源的基础上实现氮氧化物的达标排放；

同时，通过对氮氧化物纯度较高的第一烟气和第二烟气进行氧化吸收处理，保证了硝酸的纯度，满足回用于化金属工段需求，节约了原料成本；

因此，本发明的金属催化剂生产烟气的处理方法以及处理系统不仅工艺和结构简单，而且对各工段烟气的余热梯度完美利用，设备投入及运行成本低，经济效益高。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第一种具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第二种具体实施方式的结构示意图。

图3为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第三种具体实施方式的结构示意图。

图4为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第四种具体实施方式的结构示意图。

上述附图中的有关标记为：

110-化金属工段，120-分解工段，130-煅烧工段，210-第一混合单元，300-氧化单元，400-吸收单元，220-第二混合单元，510-第一温度传感器，520-第一阀门，530-第二阀门，600-脱硝单元，700-硝酸输送单元，810-第二温度传感器，820-第三阀门，830-第四阀门，910-三通阀，920-浓缩装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

以下具体实施方式中，涉及的金属催化剂为镍、锌、铜、锰、银、铅、铂、钯中的任意一种，金属催化剂生产烟气包括化金属反应产生的第一烟气、分解反应产生的第二烟气以煅烧反应产生的第三烟气，该烟气的处理方法优选但是不限于采用以下四种具体实施方式，分别为：

第一种具体实施方式的金属催化剂生产烟气的处理方法包括以下步骤：

(1)对第一烟气和第二烟气进行混合处理，得到第一混合气；

(2)对所述第一混合气进行氧化处理，使第一混合气中的no被氧气氧化为no2，得到氧化气；

(3)对氧化气进行吸收处理，得到硝酸和第一尾气；

(4)对第一尾气、第三烟气和氨源进行混合处理，得到第二混合气；

(3)对所述第二混合气进行脱硝处理，得到氮氧化物浓度≤200mg/m³的第二尾气。

其中，所述第一烟气的温度为35～45℃；所述第二烟气的温度为185～215℃，氮氧化物的浓度为26～34g/m³；所述第三烟气的温度为185～215℃，氮氧化物的浓度为160～240mg/m³。由此，第一烟气、第二烟气和第三烟气的温度和浓度与工艺的契合度更高，运行更加稳定。

所述第一混合气的温度为180～210℃；氧化气的温度为100～150℃；第一尾气的温度为35～45℃。由此，氧化剂吸收的效率高，且充分地利用第一烟气和第二烟气的温度。

第二混合气的温度为100～200℃，优选为120～180℃。由此，脱硝效率高，且充分地利用了第一尾气和第三烟气的温度。

采用浓度为5～15％的稀硝酸对氧化气进行吸收处理，所得硝酸可回用于化金属反应。当稀硝酸的浓度为8～12％时，吸收效果最好。

所述脱硝处理为低温scr脱硝处理处理，所述氨源为氨气，氨气浓度为2～10％，第二混合气中氨气与氮氧化物的体积比为(0.9～1.05)：1；由此，第二混合气中的氮氧化物和氨气在scr脱硝催化剂的低温催化下反应生成氮气和水，不仅充分地利用了温度梯度变化，而且脱硝率高，可以控制第二尾气中氮氧化物浓度≤200mg/m³。

在第一具体实施方式的基础上，第二具体实施方式的金属催化剂生产烟气的处理方法进一步包括步骤：对第一混合气、氧化气、第一尾气中任意几个的温度进行监测，并根据监测值实时调整第一烟气和/或第二烟气的流量。

由此，通过对第一烟气和/或第二烟气的流量进行实时调整，确保满足最佳的氧化处理温度和吸收处理温度，提升氮氧化物的回收率。

在第一具体实施方式的基础上，第三具体实施方式的金属催化剂生产烟气的处理方法进一步包括步骤：对第二混合气的温度进行监测，并根据监测值实时调整第一尾气和/或第三烟气的流量。

由此，通过对第一尾气和/或第三烟气的流量进行实时调整，确保满足最佳的脱硝温度，提升脱硝率。

第四具体实施方式的金属催化剂生产烟气的处理方法为第二种与第三种的组合，由此可以充分地确保氮氧化物的回收率以及脱硝率。

由化金属工段110输出的第一烟气、分解工段120输出的第二烟气以煅烧工段130输出的第三烟气构成的上述金属催化剂生产烟气的处理系统优选但是不限于采用以下四种具体实施方式，分别为：

图1为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第一种具体实施方式的结构示意图。

如图1所示，金属催化剂生产烟气的处理系统包括第一混合单元210、氧化单元300、吸收单元400、第二混合单元220、脱硝单元600、温控单元以及硝酸输送单元700；其中，

所述第一混合单元210用于使第一烟气和第二烟气混合并输出第一混合气；所述第一混合单元210包括第一烟气输送管路、第二烟气输送管路以及第一混合塔。

所述氧化单元300用于使第一混合气中的no氧化为no2并输出氧化气；所述氧化单元300包括第一混合气输送管道、氧化剂输送管路以及氧化塔，所述氧化剂输送管路用于输送氧气。

所述吸收单元400用于对氧化气中的氮氧化物进行吸收并输出硝酸和第一尾气；所述吸收单元400包括氧化气输送管道、吸收剂输送管道以及喷淋塔，氧化气在喷淋塔内自下而上流动，吸收剂在泵的作用下在喷淋塔内由上至下与氧化气逆流接触。

所述第二混合单元220用于使第一尾气、第三烟气和氨源进行混合处理并输出第二混合气；所述第二混合单元220包括喷氨栅格、第一尾气输送管路、第三烟气输送管路以及第二混合塔。

所述脱硝单元600，用于对第二混合气进行脱硝输出并输出第二尾气；所述脱硝单元600包括第二混合器输送管道以及低温scr脱硝塔。

所述温控单元包括控制第一混合气的温度的第一温控组件；所述第一温控组件包括设于第一混合气输送管路上的第一温度传感器510、第一控制器、设于第一烟气输送管路上的第一阀门520以及设于第二烟气输送管路上的第二阀门530，第一控制器根据第一温度传感器510的检测值，实时调整第一阀门520和第二阀门530的开合程度。

所述硝酸输送单元700包括与吸收单元400连接的第一硝酸输送管路和中间罐，中间罐内设有液位计。

图2为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第二种具体实施方式的结构示意图。

与第一种具体实施方式相比，金属催化剂生产烟气的处理系统的第二种具体实施方式具有的区别是：如图2所示，所述温控单元包括控制第二混合气的温度的第二温控组件，所述第二温控组件包括设于第二混合气输送管路上的第二温度传感器810、第二控制器、设于第一尾气输送管路上的第三阀门820以及设于第三烟气输送管路上的第四阀门830，第二控制器根据第二温度传感器810的检测值，实时调整第三阀门820和第四阀门830的开合程度。

图3为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第三种具体实施方式的结构示意图。

如图3所示，第三种具体实施方式的金属催化剂生产烟气的处理系统为第二种与第三种的组合，由此可以充分地确保氮氧化物的回收率以及脱硝率。此时，第一控制器和第二控制器可以由一个总控制器代替。

图4为本发明的金属催化剂生产烟气的处理系统的第四种具体实施方式的结构示意图。

与第三种具体实施方式相比，金属催化剂生产烟气的处理系统的第四种具体实施方式进一步具有的是：如图4所示，还包括硝酸回用单元，所述硝酸回用单元包括设于中间罐与化金属工段110之间的第二硝酸输送管路。

所述第二硝酸输送管路包括总管、三通阀910、第一支管和第二支管，总管上设有ph传感器，第二支管上设有的浓缩装置920，由此，当中间罐中硝酸的浓度不满足化金属反应的需求时，可以通过浓缩装置920将其浓缩至所需浓度后再通过第二支管输送至化金属工段110中。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。