一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化学合成制药中废气污染治理领域，具体是指一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法。
【背景技术】
[0002]甲硝唑是一种抗微生物剂，已被世界卫生组织作为抗厌氧菌的首选药物。甲硝唑的化学合成主要经过环化反应、硝化反应和合成反应，具体的化学反应式如下:
[0003]环化反应:C2H40+C2H202+2NH3—C 4H6N2+3H20 ；
[0004]硝化反应:C4H6N2+HN03—C 4Η5Ν302+Η20 ；
[0005]合成反应:C4H5N302+C2H40— C6H9N303o
[0006]其中，在硝化反应中，C4H6N2为2-甲基咪唑并作为硝化反应所用的前体化合物，以硫酸和硝酸作为硝化混酸，生成2-甲基-5-硝基咪唑C4H5N302。甲硝唑生产过程中，在硝化反应控制条件下，容易出现硝酸分解生成N02这一副反应，具体的化学反应式如下:
[0007]4HN03—4N02 t +02 t +2H20。
[0008]硝化反应的工艺投料规定是硝酸过量，这给生成氮氧化物Ν0χ(Χ = 1,2)提供了条件，所以在硝化生产的投料过程中不可避免地产生不同浓度的氮氧化物N0X。氮氧化物是大气中一种主要的污染物，其对生态环境和人体健康有巨大的危害，它不仅造成酸雨，也是形成近地层大气臭氧污染、二次微细颗粒污染和地表水富营养化的前驱体，由此引起的环境问题已经与臭氧层破坏、全球气候变化一起成为最为突出的大气环境热点问题。
[0009]目前，按照净化作用原理的不同，治理氮氧化物废气的主要方法可分为催化还原法、吸收法和吸附法三大类:
[0010]1、催化还原法，其主要作用原理是在高温、催化剂存在的条件下，采用氨将废气中的N0X还原成无污染的氮气N 2，这种方法要求反应温度较高，同时需要催化剂，设备投资较大，运行成本较高。
[0011]2、吸附法，主要是利用吸收材料或吸附剂吸附废气中的N0X，由于吸附材料(如活性炭)吸附容量有限，因此这种方法仅适用于N0X浓度低、气体流量小的废气处理。
[0012]3、吸收法，其主要是利用水来吸收废气中的氮氧化合物，使废气得以净化。这种方法设备投资少，运行成本低，但是如果仅进行简单的水吸收，N0X并没有得到根治，只是由气相转为液相，还存在N0污染问题。
[0013]甲硝唑硝化反应产生的氮氧化物N0X，目前大多数企业还是采用传统的水循环吸收法，致使氮氧化物污染问题一直没有得到很好的解决。
【发明内容】
[0014]本发明的目的就是要提供一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，其在常温、常压条件下采用高浓度的臭氧水对氮氧化物进行化学吸收，设备投资少，运行成本低，而且对吸收得到的稀硝酸水溶液进行综合利用。
[0015]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:本发明提供一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，包括以下步骤，
[0016]1)将甲硝唑生产过程中硝化反应釜产生的氮氧化物N0X废气经防腐蚀风机抽取输送，到达富含臭氧水吸收塔的废气入口 ；
[0017]2) N0X在富含臭氧水吸收塔内自下而上地匀速上行，同时臭氧水在富含臭氧水吸收塔内自上而下匀速下行，其中，臭氧水中03与NO x的摩尔比为1:2.8?3.3，臭氧水的浓度为15?25mg/L，N0X与臭氧水发生以下化学反应并全部转化为稀硝酸溶液:
[0018]03+H20 = 02+H202 ；
[0019]2H202= 2H 20+02；
[0020]203= 30 2；
[0021]3N02+H20 = 2HN03+N0 ；
[0022]03+N0 = N02+02；
[0023]4N0+302+2H20 = 4HN03；
[0024]4N02+02+2H20 = 4HN03；
[0025]3)向步骤2)得到的稀硝酸溶液按摩尔比2:1加入碳酸钠进行以下中和反应，得到硝酸钠的水溶液:
[0026]2HN03+Na2C03= 2NaN0 3+C02+H20 ；
[0027]4)将步骤3)得到的硝酸钠水溶液采用MVR蒸发器进行机械压缩低温蒸发，再经过结晶、分离，得到副产品硝酸钠。
[0028]优选地，在所述步骤2)中，臭氧水是采用水电解高浓度臭氧发生器和气水混流栗制备得到。
[0029]进一步地，在所述步骤2)中，^^^在富含臭氧水吸收塔内的空塔气速为0.5?
0.6m/s0
[0030]再进一步地，所述富含臭氧水吸收塔为耐腐蚀填料吸收塔。
[0031]本发明的优点在于:
[0032]其一，本发明可在常温、常压条件下采用高浓度的臭氧水对氮氧化物N0X*部进行化学吸收，同时适用于NOJ^度高、气体流量大的废气处理，具有操作简便、反应条件温和、可连续工作以及可避免水吸收法中N0污染等优点，有利于环保。
[0033]其二，本发明对吸收得到的稀硝酸水溶液进行中和反应得到可用资源硝酸钠，充分将氮氧化物NOjt气转换为可用资源，实现资源的综合利用。
【附图说明】
[0034]图1为本发明的流程示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应该理解为对本发明的限制。
[0036]实施例1
[0037]1、一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，如图1所示，包括以下步骤，
[0038]1)将甲硝唑生产过程中硝化反应釜产生的氮氧化物Ν0χ(Χ = 1,2)废气经防腐蚀风机抽取输送，到达富含臭氧水吸收塔的废气入口，其中富含臭氧水吸收塔为耐腐蚀填料吸收塔；
[0039]2)1^(在富含臭氧水吸收塔内自下而上地匀速上行，其空塔气速为0.5m/s ;同时臭氧水在富含臭氧水吸收塔内自上而下匀速下行，其中，臭氧水中03与NO x的摩尔比为1:3，臭氧水的浓度为18mg/L，其中，臭氧水是采用水电解高浓度臭氧发生器和气水混流栗制备得到；N0X与臭氧水发生以下化学反应并全部转化为稀硝酸溶液，具体的化学反应式如下所示:
[0040]03+H20 = 02+H202 ；
[0041 ] 2H202= 2H 20+02；
[0042]203= 30 2；
[0043]3N02+H20 = 2HN03+N0 ；
[0044]03+N0 = N02+02;
[0045]4N0+302+2H20 = 4HN03；
[0046]4N02+02+2H20 = 4HN03；
[0047]3)向步骤2)得到的稀硝酸溶液按摩尔比2:1加入碳酸钠进行以下中和反应，得到硝酸钠的水溶液，具体的化学反应式如下所示:
[0048]2HN03+Na2C03= 2NaN0 3+C02+H20 ；
[0049]4)将步骤3)得到的硝酸钠水溶液采用MVR蒸发器进行机械压缩低温蒸发，再分别经过结晶釜和过滤器进行结晶、分离，得到副产品硝酸钠。
[0050]实施例2
[0051]1、一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，如图1所示，包括以下步骤，
[0052]1)将甲硝唑生产过程中硝化反应釜产生的氮氧化物N0X废气经防腐蚀风机抽取输送后，到达富含臭氧水吸收塔的废气入口，其中富含臭氧水吸收塔为耐腐蚀填料吸收塔；
[0053]2)N0X在富含臭氧水吸收塔内自下而上地匀速上行，其空塔气速为0.6m/s ;同时臭氧水在富含臭氧水吸收塔内自上而下匀速下行，其中，臭氧水中03与N0X的摩尔比为1:
3.3，臭氧水的浓度为25mg/L，其中，臭氧水是采用水电解高浓度臭氧发生器和气水混流栗制备得到；N0X与臭氧水发生以下化学反应并全部转化为稀硝酸溶液，具体的化学反应式如下所示:
[0054]03+H20 = 02+H202 ；
[0055]2Η202= 2Η20+0ζ；
[0056]203= 30 2；
[0057]3N02+H20 = 2HN03+N0 ；
[0058]03+N0 = N02+02；
[0059]4N0+302+2H20 = 4HN03；
[0060]4N02+02+2H20 = 4HN03；
[0061]3)向步骤2)得到的稀硝酸溶液按摩尔比2:1加入碳酸钠进行以下中和反应，得到硝酸钠的水溶液，具体的化学反应式如下所示:
[0062]2HN03+Na2C03= 2NaN0 3+C02+H20 ；
[0063]4)将步骤3)得到的硝酸钠水溶液采用MVR蒸发器进行机械压缩低温蒸发，再分别经过结晶釜和过滤器进行结晶、分离，得到副产品硝酸钠。
[0064]本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1.一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，其特征在于:包括以下步骤， 1)将甲硝唑生产过程中硝化反应釜产生的氮氧化物NOx(X=1,2)废气经防腐蚀风机抽取输送，到达富含臭氧水吸收塔的废气入口 ； 2)N0X在富含臭氧水吸收塔内自下而上地匀速上行，同时臭氧水在富含臭氧水吸收塔内自上而下匀速下行，其中，臭氧水中03与NO x的摩尔比为1:2.8?3.3，臭氧水的浓度为15?25mg/L，N0X与臭氧水发生以下化学反应并全部转化为稀硝酸溶液:03+H20 = 02+H202；2H202= 2H 20+02；203= 30 2;3N02+H20 = 2HN03+N0 ；03+N0 = N02+02;4N0+302+2H20 = 4HN03；4N02+02+2H20 = 4HN03； 3)向步骤2)得到的稀硝酸溶液按摩尔比2:1加入碳酸钠进行以下中和反应，得到硝酸钠的水溶液:2HN03+Na2C03= 2NaN0 3+C02+H20 ； 4)将步骤3)得到的硝酸钠水溶液采用MVR蒸发器进行机械压缩低温蒸发，再经过结晶、分离，得到副产品硝酸钠。2.根据权利要求1所述的一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，其特征在于:在所述步骤2)中，臭氧水是采用水电解高浓度臭氧发生器和气水混流栗制备得到。3.根据权利要求1所述的一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，其特征在于:在所述步骤2)中，^^^在富含臭氧水吸收塔内的空塔气速为0.5?0.6m/So4.根据权利要求1所述的一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，其特征在于:所述富含臭氧水吸收塔为耐腐蚀填料吸收塔。
【专利摘要】本发明公开了一种消除甲硝唑生产过程中产生氮氧化物废气的方法，包括以下步骤：将硝化反应釜产生的氮氧化物NOx废气经防腐蚀风机抽取输送，到达富含臭氧水吸收塔的废气入口；NOx在富含臭氧水吸收塔内自下而上地匀速上行，同时臭氧水在富含臭氧水吸收塔内自上而下匀速下行，NOx与臭氧水发生化学反应并全部转化为稀硝酸溶液；向稀硝酸溶液按化学配方比加入碳酸钠进行中和反应，得到硝酸钠的水溶液；硝酸钠水溶液采用MVR蒸发器进行机械压缩低温蒸发，再经过结晶、分离，得到副产品硝酸钠。本发明在常温、常压条件下采用高浓度的臭氧水对氮氧化物全部进行化学吸收，设备投资少，运行成本低。
【IPC分类】C01D9/04, B01D53/56, B01D53/78, C01D9/16
【公开号】CN105413423
【申请号】CN201510776376
【发明人】张懿, 张怀松, 黄刚明
【申请人】黄冈银河阿迪药业有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月13日