一种h酸生产尾气的资源化处理方法及处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及H酸合成领域和废气治理领域，尤其涉及一种H酸生产尾气的资源化处理方法及处理系统，属于清洁生产和环保应用技术范畴。
【背景技术】
[0002]H酸是一种重要化学中间体，主要用于生产活性、酸性和直接染料等。如，活性黑KN-B、活性艳红K-2BP、酸性品红6B、酸性大红G、酸性黑1B、直接黑等90余种产品。
[0003]目前国内H酸主流工艺:以精萘为原料，通过磺化-硝化-中和-还原-T酸离析-碱熔-H酸酸析，得到H-酸单钠盐。
[0004]H酸脱硝过程会产生大量的氮氧化物气体，H酸酸析过程会产生大量的二氧化硫气体，目前对这两股气体主要采用液碱吸收，氮氧化物经吸收后产生硝酸钠和亚硝酸钠混合盐废水;二氧化硫经碱液吸收后产生亚硫酸钠盐废水。回收的亚硫酸钠可用于木质素的生产，硝酸钠盐和亚硝酸钠盐废水目前没有很好的处理方式。
[0005]申请号为201410264027.1的发明中公开了一种H酸脱硝废气资源化利用的方法，用水吸收脱硝尾气。得到的稀硝酸与98%硝酸混合配制成60?95%的硝酸去做H酸的硝化剂;得到的尾气经碱液吸收后高空排放。该法只针对脱硝尾气进行研究，得到的硝酸可回用，但经济价值不高。同时，必须另外设计一套装置处理二氧化硫尾气，增加了 H酸生产的成本。
【发明内容】
[0006]为了克服上述方法的缺陷，本发明公开了一种H酸生产尾气的资源化处理方法，将H酸生产过程中的脱硝废气、离析等过程产生的二氧化硫废气综合利用。先用硫酸吸收脱硝废气，得到的吸收液作为二氧化硫的吸收液，得到亚硝酰硫酸产品。本发明不仅处理了废气，还得到染料合成过程中常用的重氮化试剂，变废为宝，缓解环保压力。
[0007]—种H酸生产尾气的资源化处理方法，H酸生产尾气包括H酸生产过程中产生的NOx废气和SO2废气，其特征在于，包括以下步骤:
[0008](I )Ν0χ气体通过硫酸吸收，得到吸收液I;
[0009](2)用步骤(I)得到的吸收液I吸收SO2气体，得到吸收液Π。
[0010]NOx气体通入硫酸中，发生吸收和转化。硫酸与NOx反应，一部分生成亚硝酰硫酸，一部分以非分子形式的含氮化合物的形式存在于硫酸溶液中。NOx气体通入发烟硫酸中，发生转化。主要反应如下:
[0011]NO+NO2+SO3+H2SO442NOHSO4
[0012]2NO2+H2SO44NOHSO4+HNO3
[0013]亚硝酰硫酸高温易分解，为了降低产物的分解，提高产品产率，作为优选，步骤(I)中，吸收过程控制温度不超过70°C。再优选，吸收过程控制温度为25_70°C。温度过低时，反应速度较慢。
[0014]H酸生产过程中产生的NOx气体温度较高，为了防止气体将吸收液加热，加速亚硝酰硫酸分解，所以，作为优选，步骤I中，先将NOx降温至70°C以下。
[0015]H酸生产过程中产生的NOx气体中夹带了一部分水，降温后水汽冷凝成液体，液体中溶解有少量硝酸，所以，作为优选，降温后的NOx气体通过气液分离分离出液体，所述液体进入步骤(2)中进一步反应，提高资源的利用率。
[0016]为防止亚硝酸、三氧化二氮、一氧化氮等副产品的生成，须控制吸收液中含水量。所以，作为优选，步骤(I)中所述的硫酸含酸量在85%以上。再优选，所述硫酸的质量浓度为95-98 % ο更优选，所述硫酸为发烟硫酸。
[0017]NOx气体在上述优选条件下，吸收转化率为60-90% JOx气体与硫酸或发烟硫酸反应，得到亚硝酰硫酸和其他含氮副产物。通过氧化还原检测，测得吸收液I中亚硝酰硫酸含量达到设计含量时，将SO2气体通入吸收液I中进一步吸收转化，得到工业品级的亚硝酰硫酸产品。
[0018]步骤(2)中发生的反应主要有:
[0019]S02+HN03—N0HS04
[0020]S02+HN03—S03+HN02—N0HS04
[0021 ]作为优选，步骤(2)中，控制过程中温度在80°C以下，SO2气体的通入量为NOx体系中硝酸摩尔含量的1-1.5倍。以吸收液Π的质量为基准，当吸收液Π中硝酸质量含量小于
0.2%时，结束吸收。
[0022]在上述优选条件下，二氧化硫吸收转化率为50-90%。
[0023]作为优选，步骤(2)中可通过外加硫酸和硝酸来辅助调节硝酸和二氧化硫的比例。
[0024]进一步优选，步骤(2)中可通过外加硫酸来辅助调节吸收液中亚硝酰硫酸的含量。更优选，外加硫酸的浓度为60%以上。
[0025]作为优选，通过调节，使吸收液Π中的亚硝酰硫酸含量为25-70%。
[0026]NOx气体和SO2气体通过步骤(I)和步骤(2)所述的吸收，还有部分残留，所以作为优选，本发明还可以包括步骤(3)。将步骤(I)和(2)中未被吸收的尾气分别进行尾气吸收后，尚空排放。
[0027]H酸生产过程中产生的了SO2气体多，本发明所述的方法中，通过步骤(2)吸收后，SO2还剩余50-80% (以H酸生产过程中排放SO2总量为基准)。
[0028]再优选，步骤(3)所述的尾气吸收，采用碱性吸收液吸收。所述碱性溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液中的一种，质量分数为10%_50%。作为优选，当碱浓度小于5%时更换吸收液。更换出来的吸收液可浓缩蒸发回收盐，也可直接用于生产。
[0029]本发明还包括实施所述尾气资源化处理的系统。其特征在于，包括带有NOx气体进口的NOx吸收装置，和带有SO2气体进口的SO2吸收装置;NOx吸收装置包括依次串联的A级NOx吸收槽，A 2 I;每级NOx吸收槽内都设有循环管路，上部都开有气体进口和气体出口；每级NOx吸收槽的侧部都开有液体出口，第I级吸收槽侧部的液体出口与SO2吸收装置的液体进口相连;第A级吸收槽上设有新鲜吸收液的进口 ；第1?(A-1)级吸收槽的侧部开有液体进口 ； SO2吸收装置包括依次串联或并联的B级SO2吸收釜，B 2 I;每级SO2吸收釜内都设有循环管路，上部都开有气体进口和气体出口；第I级SO2吸收釜侧部设有硫酸或硝酸进口 ；每级SO2吸收釜底部开有液体出口，液体出口与成品中转槽的进口相连;每级SO2吸收釜底部通过管道连通。
[0030]NOx气体经过NOx吸收装置I，得到的吸收液I进入SO2吸收装置Π，与SO2气体反应，得到的吸收液Π即亚硝酰硫酸。
[0031]脱硝废气和酸析废气通过本处理系统，不仅将废气治理至达标排放，还生产出高品质的亚硝酰硫酸产品，使H酸的生产更清洁廉价。
[0032]作为优选，本发明所述的系统还包括预处理装置。所述预处理装置包括带有NOx气体进口的冷却器及气液分离器。冷凝器和/或气液分离器的液相出口与SO2吸收装置相连，气液分离器的气相出口与NOx吸收装置的进气口相连。NOx气体在冷凝器中冷却后，通过气液分离器脱去冷凝液，得到的气体进入NOx吸收装置I，脱出的冷凝液进入SO2吸收装置或者废水池。
[0033]作为优选，本发明所述的系统还包括后处理装置m。所述后处理装置m包括带有尾气进口的碱液吸收塔，和串联在碱液吸收塔之后的带有气体进口的水吸收塔。碱液吸收塔和水洗塔侧部开有新鲜吸收液的进料口 ；水洗塔的气体出口与高空大气连通。NOx吸收装置I和So2吸收装置π中未吸收完的尾气进入通过后处理装置m吸收后达标排放。
[0034]作为优选，本发明所述的NOx吸收装置I和SO2吸收装置Π、后处理装置m分别包括依次串联或并联的多级吸收装置。吸收装置可以是吸收塔、和/或釜和/或槽。
[0035]作为优选，NOx吸收装置I和SO2吸收装置Π内部，每级吸收塔/槽/釜都设有循环管路，管路上设有强制循环设备，气液混合物通过强制循环促进气体的吸收。
[0036]再优选，NOx吸收装置I和后处理装置ΙΠ中，吸收液和废气逆向运行。
[0037]作为优选，本发明所述的系统可按以下方式运行:
[0038](I)NOx气体经过冷凝器后，进入气液分离器，冷凝液从冷凝器和气液分离器的液相出口流出，通过管道流入第一级SO2吸收釜;NOx气体从气液分离器的气相出口流出，通过管道流入第一级NOx吸收槽吸收。
[0039](2)第一级NOx吸收槽吸收后的尾气从第一级NOx吸收槽的气体出口流出，依次通过第二级NOx吸收槽和第三级NOx吸收槽，第三级NOx吸收槽的出气口流出的尾气通过管道流入第一级碱液吸收塔的进气口，第一级碱液吸收塔的出气口流出的尾气依次通过第二级碱液吸收塔和水洗塔，水洗塔的出气口与高口大气连通。
[0040](3)步骤(2)中的尾气吸收液通过第三级NOx吸收槽的液相进口流入第三级NOx吸收槽，第三级NOx吸收槽的液体出口流出的液体依次通过第二、一级NOx吸收槽，第一级NOx吸收槽的液体出口流出的达标吸收液I通过管道流入SO2吸收釜中。
[0041](4)当SO2吸收釜中有吸收液I流入后，开启酸析废气进气阀，酸析废气进入SO2吸收釜进行吸收，同时，每个吸收釜进行内循环，使吸收釜内形成紊流，促进气体吸收，此外，两级吸收釜底部连通，使两釜内吸收液浓度保持一致，检测任意一釜内的吸收液浓度，达到标准后，将达标吸收液转入成品中转槽。二级SO2吸收釜流出的尾气通过管道流入后处理装置，进行吸收后达标排放。
[0042]作为优选，SO2吸收釜侧部还开有辅料进料口。
[0043]作为优选，气液分离器的液相出口还与废水处理系统的进口相连。