[发明专利]一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮氧化物废气处理方法，具体地说是一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法。 

背景技术

在航天发射场，四氧化二氮（N₂O₄）液体在转加注过程中，挥发成气态的四氧化二氮（N₂O₄）、二氧化氮（NO₂）和氮气（N₂）的混合气体，这些废气需要从储罐和设备中排放出来，排放物在空气中形成剧毒的黄烟，严重地污染大气，对环境和人身健康造成很大危害。因此，需要一种处理四氧化二氮废气的技术，及时地将废气转化为环境友好的物质再利用。目前，国、内外使用比较广泛的氮氧化物废气的处理方法可分为干法和湿法两大类，其中干法包括非选择性催化还原法、选择性催化还原法、选择性非催化还原法及吸附法；湿法包括吸收法、吸收还原法和络合吸收法等。非选择性催化还原法用H₂、CO等废气作为还原剂催化还原使NOx转化为N₂；选择性催化还原法用NH₃等还原剂在金属催化下，在300～ 400℃将NOx还原为N₂和H₂O；选择性非催化还原法用氨或尿素作为还原剂，在850℃～1100℃范围内还原NOx为N₂的方法；吸附法用分子筛或活性炭等吸附；吸收还原法用尿素、高锰酸钾、亚硫酸盐等溶液吸收NOx，转化为HNO₃、N₂、CO₂、MnO₂、Na₂SO₄等；吸收法使用水、酸或碱溶液吸收NO_x，转化为HNO₃或硝酸盐。由于现场环境不能使用高温方法，吸附法处理不了高浓度废气，因此干法不适用于该废气的处理。用尿素、高锰酸钾、亚硫酸盐溶液吸收还原NOx，需要消耗额外的化学品，成本较高，尿素吸收产生大量的气体，高锰酸钾和亚硫酸盐溶液吸收产生二次污染，水或酸吸收，尾气达不到排放要求，碱吸收，则强致癌物亚硝酸盐浓度过高。美国专利US005637282A描述了一种碱性过氧化氢溶液吸收低浓度氮氧化物的方法，美国专利US006039783A描述了一种将低浓度氮氧化物废气转化为化肥的吸收方法和设备，这些专利处理的是低浓度氮氧化物，产物中亚硝酸盐含量超标。

据申请人所知：能将60%以上高浓度的四氧化二氮废气处理为钾肥，使尾气中氮氧化物和亚硝酸盐含量都达到国家排放标准的吸收技术，还未见报道。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能适应连续变工况的将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法。该方法吸收液中亚硝酸盐含量小于0.5 ppm的国家排放标准，尾气中氮氧化物含量小于100 mg/m³的国家排放标准。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种将高浓度四氧化二氮废气转化为钾肥的氧化吸收方法，其特征在于：将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，经过两级稀硝酸HNO₃与过氧化氢H₂O₂联合氧化吸收成硝酸，再用氢氧化钾KOH碱液转化为钾肥；具体方法如下：

在间歇和连续操作模式下，将摩尔含量20%～70%的四氧化二氮废气，在压力0.02～0.2MPa、流量100～200Nm³/h的条件下进入一级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；一级尾气进入二级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为3%～5%的稀硝酸和初始重量百分比浓度为0.1%～2%的过氧化氢溶液联合氧化吸收，转化为重量百分比浓度为15%～20%的硝酸；二级尾气再进入三级吸收塔，使用初始重量百分比浓度为16～20%的氢氧化钾碱液吸收，将二级尾气中的二氧化氮 NO₂转化为硝酸钾溶液KNO₃，将微量一氧化氮NO转化为亚硝酸钾KNO₂；三级尾气达到排放标准通过高空排放；各吸收塔吸收液流量为12～13 m³/h。