一种己内酰胺尾气处理装置的制作方法

本实用新型属于环保废气处理技术领域，具体涉及一种己内酰胺尾气处理装置。

背景技术：

SOx、NOx是造成大气污染的重要原因，也是我国当前重点控制的大气污染物，其中的NOx和大气中的VOC可发生一系列反应，造成光化学烟雾事件。SO_X和NO_X也是造成酸雨的重要原因，研究结果显示，氮氧化物排放量的增加使得我国酸雨污染由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变，硝酸根离子在酸雨中所占的比例从上世纪80年代的1/10逐步上升到近年来的1/3。我国每年因酸雨和SO₂污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失超过1000亿元。因此，有报道称，虽然我国“十一五”期间削减二氧化硫10%的目标已经实现，但“如果不对氮氧化物的排放进行控制，我国‘十一五’期间削减二氧化硫10%的努力，将因氮氧化物排放的显著上升而全部抵消。”SO₂和NOx污染均不容忽视，与之相关的各行业环境排放标准不断严格。

意大利SNIA甲苯法工艺生产己内酰胺技术共包括甲苯氧化、苯甲酸加氢、亚硝基硫酸制备、烟酸制备、酰胺化、硫铵结晶、甲苯萃取和己内酰胺精制等单元，其中亚硝基硫酸制备装置是SNIA甲苯法工艺主要生产装置之一，采用氨接触氧化生成NO，部分NO氧化成NO₂，用发烟硫酸吸收NO_X制备亚硝基硫酸，尾气用硫酸吸收脱除氮氧化物，排放尾气中含硫酸雾、SOx和NOx，如果直接排放将引起严重的大气污染。该尾气气量不大，但由于NOx浓度较高，且含有相对少量的SOx，相当于一套小型锅炉产生的烟气量，目前尚无有效的处理方法。

专利CN103768918A公开了一种己内酰胺装置尾气净化方法和装置，净化装置包括尾气引风机，沿气体流动方向依次设置脱硫设备、尾气预加热器、气-气换热器、加热器和脱硝反应器，各设备之间采用管道连通。所述的己内酰胺装置排放尾气净化方法，首先以氨水为吸收剂脱除尾气中的SOx，生产硫酸铵，最后以选择性催化还原技术脱除废气中的NOx。但是，该法处理后NOx的浓度仍高达155mg/m³。而且，由于己内酰胺尾气中常含有较高浓度的硫酸雾，因此，该发明中引风机极易因腐蚀而损坏。另外，虽然SOx可以硫酸铵形式回收，但由于硫氨生产规模小，很难产生经济效益。CN101934191A采用脱硫脱硝一体塔净化烟气中的NOx和SOx，利用氨法脱硫中间产物实现脱硝，该技术塔结构复杂，脱硝效率不高，不适合于己内酰胺尾气的净化处理。CN101053747A公开了一种先氧化烟气中的NO，再利用氨作为吸收剂进行脱硫脱硝，该工艺需要将90%以上NO氧化为NO₂，需要消耗大量的双氧水、臭氧等氧化剂，成本较高。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提出了一种己内酰胺尾气处理装置。该装置具有处理效果好、安全可靠、工艺简单、操作费用低等优点。

本实用新型己内酰胺尾气处理装置，包括气液分离器、引风机、两个以上并联吸附设备、臭氧发生器、硫酸泵和吸收设备，己内酰胺尾气通过引风机进入气液分离器进行气液分离，气液分离后尾气进入吸附设备交替吸附，净化气达标排放；硫酸泵在输送浓硫酸的过程中产生负压，使吸附设备中吸附饱和的吸附剂解吸再生，并产生含高浓度NOx和SOx的解吸气，解吸气与臭氧发生器产生的臭氧混合，并通过硫酸泵输送至吸收设备进行循环吸收，脱除解吸气中的NOx和SOx；吸收设备排放气经引风机抽吸至气液分离器入口管道中。

本实用新型中，所述引风机可以设置于气液分离器之前或之后，优选设置于气液分离器之后，可以避免尾气中的残余液滴和SOx等对风机叶轮的腐蚀。

本实用新型中，所述吸附设备为塔式结构，且可以交替运行。吸附设备内设吸附剂，如可以选用活性炭、活性炭纤维、分子筛和硅胶等中的一种或几种。吸附设备吸附时，操作压力为0.10～400kPaG，优选为50～100kPaG，温度-30～100℃，优选为0～80℃；解吸时，操作压力30～100kPaA，优选为80～100kPaA，温度-30～100℃，优选为10～50℃。

本实用新型中，所述臭氧的加入量以将废气中SO₂和NO分别氧化为SO₃和NO₂的化学计量比的0.4～1.4倍为控制依据。在进入吸收设备前的管道上加设扰流设备，如可以设管道混合器等，保证臭氧、解吸气的充分混合。

本实用新型中，所述硫酸泵为多相流泵或射流泵，该类型的泵兼具风机和泵的功能，可以实现尾气和吸收液的同时输送，一泵多用，节约能耗。而且，该类型的泵出口管道中压力较高，与传统离心泵相比，气相在液相中有更强的溶解能力，使浓硫酸对NOx和SOx的吸收效果更好。吸收设备循环液相出口与硫酸泵入口连接，硫酸泵出口与吸收设备循环液相入口管线连接。当硫酸泵采用多相流泵时，解吸气与硫酸泵入口管道相连，当硫酸泵为射流泵时，解吸气与硫酸泵出口管道相连。

本实用新型中，所述吸收设备为塔式结构，如填料塔、喷淋塔、板式塔或泡罩塔，优选填料塔。在吸收设备顶部设有除雾器，如可以是纤维除雾器、丝网除雾器、人字形除雾器或填料式除雾器等，用于将尾气中的酸雾去除。

本实用新型中，待处理己内酰胺尾气中NOx含量（以NO计）为2500～4000mg/Nm³，SOx的含量为50～150mg/Nm³。吸收液使用95%～98.5%的浓硫酸；优选使用硫酸与双氧水的混合溶液，其中硫酸浓度为60%～95%，优选为75%～90%，双氧水加入量以将废气中SO₂氧化为SO₃化学计量比的0.4～1.4倍为控制依据。吸收塔内循环液以浓硫酸浓度100%为控制指标，当循环液浓度达到100%时，需要排出部分吸收液，并补充新鲜吸收液。吸收塔内液气比为2～200L（液体）/m³（气体），优选为30～100L/m³。

与现有己内酰胺尾气治理技术相比，本实用新型具有如下优点：

（1）己内酰胺尾气中的硫酸雾、NOx和SOx基本被全部回收，用于己内酰胺生产装置制备亚硝基硫酸，环境效益和经济效益显著提高。

（2）将吸附设备解吸产生的高浓度NOx和SOx解吸气与臭氧发生器产生的臭氧混合后再进行吸收处理，臭氧利用率更高，操作费用更低，处理效果好。

（3）使用多相流泵或射流泵，不仅吸收效果好，节省能耗；而且浓硫酸吸收尾气中的NO₂和SO₃后会产生亚硝基硫酸固体粉末，不会对泵体产生磨损，而且以泵运转过程中产生的负压使饱和吸附剂解吸，减少了由于使用真空泵而产生的能耗。

附图说明

图1是本实用新型己内酰胺尾气处理装置的一种流程图，适用于含腐蚀性物料的尾气处理；

图2是本实用新型己内酰胺尾气处理装置的另一流程图，适用于不含腐蚀性物料的废气处理；

其中：1-己内酰胺尾气；2-气液分离器；3-己内酰胺尾气中分离出的液相；4-引风机；5A/5B-并联吸附塔；6-净化气；7-臭氧发生器；8-硫酸泵；9-吸收塔；10-吸收塔排放气；11-补充新鲜浓硫酸/双氧水；12-饱和浓硫酸。

具体实施方式

本实用新型己内酰胺尾气处理装置如图1所示，包括气液分离器2、引风机4、两个以上并联吸附塔5A/5B、臭氧发生器7、硫酸泵8、吸收塔9和连接管阀件等，其中己内酰胺尾气1与气液分离器2气相入口连接，气液分离器2气相出口与引风机4入口连接，引风机4出口与吸附塔5A/5B入口连接，吸附塔5A/5B解吸气出口与硫酸泵8入口连接（硫酸泵8为多相流泵），硫酸泵8出口连接吸收塔9循环液相入口，吸收塔9气相出口与己内酰胺尾气1管道连接。当硫酸泵采用射流泵时，吸附塔5A/5B解吸气出口与硫酸泵8出口管线连接。臭氧发生器7气相出口与解吸气管道连接。

本实用新型中，己内酰胺尾气1首先进入气液分离器2进行气液分离，收集己内酰胺尾气中分离出的液相3；气液分离后尾气由引风机4引入吸附塔5中进行交替吸附，净化气6达标排放。硫酸泵8在输送浓硫酸过程中产生负压，使吸附饱和的吸附塔解吸，并产生含高浓度NOx和SOx的解吸气，解吸气与臭氧发生器7产生的臭氧混合，并通过硫酸泵8输送至吸收塔9与浓硫酸进行循环吸收，脱除解吸气中的NOx和SOx。吸收塔排放气10经引风机4抽吸至气液分离器2入口管道中，与己内酰胺尾气1混合后进入气液分离器。

本实用新型中，正常操作过程中，吸附塔5A/5B分别处于吸附和解吸状态，即吸附塔5A/5B为切换操作：当吸附塔5A吸附饱和后，切换至吸附塔5B进行吸附。当使用臭氧为氧化剂时，在进入吸收塔前，应保证臭氧和己内酰胺尾气的充分混合，必要时，可在管道上加设扰流设备，如管道混合器等。

本实用新型中，吸收塔内循环液以浓硫酸浓度100%为控制指标，当循环液浓度达到100%时，需要排出部分饱和浓硫酸12，并补充新鲜浓硫酸11。

实施例1

某己内酰胺装置排放尾气的组成见表1。

表1 己内酰胺尾气的组成

采用图1所示的己内酰胺尾气的处理装置。尾气首先进入气液分离器脱除液滴，然后经引风机进入吸附塔，吸附塔的填料为硅胶，填充量为塔体体积的60%。

吸附操作时，吸附塔内操作压力90kPaG，温度45℃；吸附饱和后切换至另一个吸附塔吸附。解吸操作时吸附塔内压力90kPaA，温度30℃。解吸气经硫酸泵抽吸与臭氧混合，臭氧的加入量为使废气中SO₂和NO分别氧化为SO₃和NO₂的化学计量比的1.1倍。混合后气体经硫酸泵一同输送至吸收塔进行循环吸收。吸收塔内吸收液采用95%的浓硫酸，液气比20L（浓硫酸）/m³（废气）。吸收塔内循环液以浓硫酸浓度100%为控制指标，当循环液浓度达到100%时，排出部分吸收液，并补充新鲜吸收液。

经本发明装置处理后，净化气中SOx浓度小于6mg/Nm³（《炼油与石油化学工业大气污染物排放标准》（DB11/447-2007）SOx≤100mg/Nm³），NOx浓度小于15mg/Nm³（《硝酸工业污染物排放标准》（GB26131-2010）NOx≤200mg/Nm³），臭氧未检出。

比较例1

处理与实施例1相同的己内酰胺尾气。不同之处在于：吸附前不设置气液分离器。己内酰胺尾气中的硫酸雾滴被吸附在吸附剂上，吸附剂表面被硫酸雾占用，大大降低吸附剂对尾气中NOx和SOx的吸附。初期吸附塔出口净化气中硫酸雾浓度为0，NOx和SOx浓度均小于10mg/Nm³。由于硫酸雾无法通过真空解析而使吸附剂恢复吸附作用，在运行一段时间后，吸附剂上全部为硫酸雾，失去吸附NOx和SOx的能力，净化气中NOx和SOx浓度与吸附塔进口相同。

比较例2

处理与实施例1相同的己内酰胺尾气。不同之处在于：不设臭氧发生器，解析气直接进入吸收塔处理。吸附塔解吸产生的高浓度NOx和SOx由于未经氧化而无法被吸收塔内的吸收液吸收，使得SOx和NOx在吸附塔和吸收塔内，不断进行循环和浓缩，最终结果，净化气中NOx和SOx浓度与吸附塔进口NOx和SOx浓度相同。

比较例3

处理与实施例1相同的己内酰胺尾气。不同之处在于：不设置吸附塔，将臭氧与己内酰胺尾气直接混合进入吸收塔。经处理后，吸收塔出口气相中SOx浓度80～150mg/Nm³，NOx浓度800～1500mg/Nm³。与臭氧和解吸气混合处理方案相比，臭氧利用率只有30%左右，能耗为前者的3倍以上。

比较例4

处理与实施例1相同的己内酰胺尾气。不同之处在于：硫酸泵采用普通的循环泵。经处理后，吸收塔出口气相中SOx浓度60～80mg/Nm³，NOx浓度850～1200mg/Nm³。