利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法，它解決了現(xiàn)有企業(yè)治理含氮氧化物尾氣成本高、污染環(huán)境等問(wèn)題，其特征在于：它是利用氮氧化物與氯化鉀溶液（或混合溶液）在吸收塔快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀，通過(guò)控制稀硝酸的濃度、體積和加入氯化鉀的量來(lái)控制硝酸鉀的純度，利用飽和硝酸鉀溶液做洗滌液進(jìn)一步提高產(chǎn)品純度，利用氯根的濃度判斷硝酸鉀的收率，具體步驟是：（1）將含氮氧化物工業(yè)尾氣吸收轉(zhuǎn)化成硝酸，吸收劑里事先加入1%的鹽結(jié)晶抑制劑；（2）硝酸與氯化鉀反應(yīng)轉(zhuǎn)化成硝酸鉀；（3）氯化氫氣體的分離與硝酸鉀的析出；（4）硝酸鉀的洗滌與分離；（5）硝酸鉀的干燥與濾液的循環(huán)利用。具有操作方便、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，可直接將化工企業(yè)含氮氧化物尾氣轉(zhuǎn)化為硝酸鉀，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)、化工、醫(yī)藥、環(huán)保行業(yè)廢氣綜合治理技術(shù)，尤其是涉及到一種利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，工業(yè)尾氣的排放標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越嚴(yán)格，諸如氮氧化物、二氧化硫的排放必須達(dá)標(biāo)排放，目前工廠對(duì)氮氧化物尾氣的處理一般是用堿液吸收或進(jìn)一步氧化吸收轉(zhuǎn)化成硝酸，由于常壓下轉(zhuǎn)化成的硝酸濃度都較低，很難帶來(lái)效益，既無(wú)法銷(xiāo)售自身也消化不完。
[0003]硝酸鉀既是一種重要的工業(yè)原料又是一種優(yōu)質(zhì)的無(wú)氯鉀氮復(fù)合肥，工業(yè)硝酸鉀還可應(yīng)用于火藥、焰火、金屬焊接助劑、氨催化劑等，還用于玻璃制品、光學(xué)玻璃、陶瓷、計(jì)算機(jī)和彩電玻殼等行業(yè)，特別是現(xiàn)在興起的熔鹽儲(chǔ)能材料對(duì)硝酸鉀的依賴(lài)性很強(qiáng)，對(duì)其需求顯著增加?，F(xiàn)階段生產(chǎn)硝酸鉀的方法主要是復(fù)分解反應(yīng)法，一是利用鈉硝石與氯化鉀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，化工部長(zhǎng)沙設(shè)計(jì)研究院采用多步反應(yīng)、提純制得了純度較高的硝酸鉀(CN201510747903.0)，但此反應(yīng)鈉硝石在我國(guó)較少，價(jià)格較貴，因而利潤(rùn)空間有限；山東昌樂(lè)縣硝酸鹽廠利用稀硝酸生產(chǎn)硝酸鉀(CN92106421.7)，其條件是70-105°C，負(fù)壓300-400mm-Hg下反應(yīng)轉(zhuǎn)化3小時(shí)以上，事實(shí)上此條件已經(jīng)使大量硝酸分解了，采用負(fù)壓濃縮鹽溶液能耗高，在除雜時(shí)用大量自來(lái)水洗滌會(huì)大量溶解硝酸鉀減少收率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于為工業(yè)生產(chǎn)上含氮氧化物尾氣提供一種綜合治理、利用的新方法，使得既減輕了環(huán)境危害，又產(chǎn)生了經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:利用氮氧化物吸收塔控制稀硝酸的濃度、體積和加入氯化鉀的量，利用飽和硝酸鉀溶液做洗滌液，通過(guò)氯根的濃度判斷硝酸鉀的收率，具體步驟如下:
(1)將含氮氧化物工業(yè)尾氣吸收轉(zhuǎn)化成硝酸:即將經(jīng)過(guò)氧化后的含氮氧化物工業(yè)尾氣引入吸收塔常壓循環(huán)吸收，吸收劑為自來(lái)水或稀硝酸或循環(huán)使用的硝酸鉀溶液，吸收劑里事先加入0.5-1%的鹽結(jié)晶抑制劑，當(dāng)硝酸的濃度達(dá)到35?40%時(shí)，尾氣的轉(zhuǎn)化速率變慢，此時(shí)停止通氣，轉(zhuǎn)化暫停；
(2)硝酸轉(zhuǎn)化成硝酸鉀:自加料口向吸收塔內(nèi)按塔內(nèi)溶液體積與固體氯化鉀質(zhì)量比為4L:1?1.2kg的比例投放氯化鉀固體，攪拌并繼續(xù)通入氮氧化物氣體以補(bǔ)充消耗掉的硝酸，加熱保持溫度在60?70度，直至氯化鉀固體完全溶解；
(3)氯化氫氣體的分離與硝酸鉀的析出:趁熱向吸收塔內(nèi)開(kāi)始曝氣，揮發(fā)出的氯化氫氣體及部分氮氧化物用石灰水吸收，曝氣15?30min至Cl 一下降至160g/L以下，所得溶液與析出的硝酸鉀溫度降至25?30°C時(shí)排放至離心機(jī)分離；
(4 )硝酸鉀的洗滌與分離:將排放至離心機(jī)的溶液與析出的硝酸鉀立即離心過(guò)濾，并用少量飽和硝酸鉀溶液洗滌，濾液及洗滌液弓I流至吸收塔再回收利用；
(5)硝酸鉀的干燥與濾液的循環(huán)利用:將過(guò)濾洗滌后的硝酸鉀送入流化床，在105?115°C條件下進(jìn)行干燥，再送入包裝機(jī)封包，濾液返回吸收塔重復(fù)利用。
[0006]進(jìn)一步的，步驟(I)中吸收劑里事先加入0.5?1%的鹽結(jié)晶抑制劑，所述抑制劑為氨三乙酰胺，步驟(2)中加入固體氯化鉀后繼續(xù)通入氮氧化物以便轉(zhuǎn)化成稀硝酸補(bǔ)充消耗掉的硝酸，當(dāng)氯化鉀大部分溶解后繼續(xù)通氮氧化物氣體至#濃度不低于5mol/L，曝氣完畢Cl—應(yīng)低于160g/L。吸收塔內(nèi)溶液體積與加入的固體氯化鉀的體積質(zhì)量比為4 L:1?1.2kg。離心過(guò)濾時(shí)的洗滌液為飽和硝酸鉀溶液。
[0007]本發(fā)明的關(guān)鍵在于吸收塔通過(guò)尾氣循環(huán)吸收控制酸的濃度和加入的氯化鉀的量以及溶液中存在的氯離子的濃度，適用于尾氣轉(zhuǎn)化吸收小規(guī)模生產(chǎn)硝酸鉀。反應(yīng)的時(shí)間及產(chǎn)量取決于尾氣的量和濃度，生成的硝酸鉀單次產(chǎn)率有小幅波動(dòng)，但總體平衡;循環(huán)一定時(shí)間當(dāng)鈉含量較高時(shí)應(yīng)通過(guò)重結(jié)晶除去母液中的氯化鈉;為了尾氣連續(xù)吸收宜使用兩套吸收
目.ο
[0008]本發(fā)明操作方便、環(huán)保節(jié)能，而且氣體的吸收、轉(zhuǎn)化及鹽的冷卻結(jié)晶在同一塔內(nèi)完成，減少了設(shè)備投入，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。
[0009]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明工藝流程示意圖。
[0011]圖中:I為進(jìn)氣口，2為吸收塔，3為進(jìn)料口，4為離心機(jī)，5為離心栗，6為曝氣入口，7為曝氣出口，8為流化床，9為包裝機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法是利用氮氧化物吸收塔控制稀硝酸的濃度、體積和加入氯化鉀的量，利用飽和硝酸鉀溶液做洗滌液，通過(guò)氯根的濃度判斷硝酸鉀的收率，具體步驟如下:
(1)將含氮氧化物工業(yè)尾氣吸收轉(zhuǎn)化成硝酸:即將經(jīng)過(guò)氧化后的含氮氧化物工業(yè)尾氣從進(jìn)氣口 I引入吸收塔2常壓循環(huán)吸收，所述吸收劑為自來(lái)水或稀硝酸或硝酸鉀溶液，吸收劑里事先加入0.5-1%的鹽結(jié)晶抑制劑，當(dāng)硝酸的濃度達(dá)到35?40%時(shí)，尾氣的轉(zhuǎn)化速率變慢，此時(shí)停止通氣，轉(zhuǎn)化暫停；
(2)硝酸轉(zhuǎn)化成硝酸鉀:自進(jìn)料口3向吸收塔內(nèi)按塔內(nèi)溶液體積與固體氯化鉀質(zhì)量比為4L:1?1.2kg的比例投放氯化鉀固體，攪拌并繼續(xù)通入氮氧化物氣體以補(bǔ)充消耗掉的硝酸，加熱保持溫度在60?70度，直至氯化鉀固體完全溶解；
(3)氯化氫氣體的分離與硝酸鉀的析出:趁熱通過(guò)曝氣入口6向吸收塔內(nèi)開(kāi)始曝氣，揮發(fā)出的氯化氫氣體及部分氮氧化物經(jīng)曝氣出口 7用石灰水吸收，曝氣15?30min后所得溶液與析出的硝酸鉀溫度降至25?30°C時(shí)排放至離心機(jī)分離；
(4)硝酸鉀的洗滌與分離:將排放至離心機(jī)4的溶液與析出的硝酸鉀立即離心過(guò)濾，并用少量飽和硝酸鉀溶液洗滌，濾液及洗滌液經(jīng)離心栗5引流至吸收塔再回收利用；
(5)硝酸鉀的干燥與濾液的循環(huán)利用:將過(guò)濾洗滌后的硝酸鉀送入流化床8，在105?115°C條件下進(jìn)行干燥，再送入包裝機(jī)9封包，濾液返回吸收塔重復(fù)利用。
[0013]實(shí)施例1:
如圖1所示，經(jīng)氧化后的氮氧化物氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入吸收塔循環(huán)吸收，吸收塔事先加入近420L已經(jīng)經(jīng)過(guò)一輪循環(huán)后的母液(Cl 一: 135.96g/L)作吸收液，吸收劑里事先加入2.5kg的鹽結(jié)晶抑制劑，從進(jìn)料口加入固體氯化鉀(含量95%)104kg，室溫?cái)嚢璨⒊掷m(xù)通入氮氧化物氣體160min，監(jiān)測(cè)#濃度為5.53mol/L，剩下部分不溶物通過(guò)通入蒸汽加熱至70°C溶解完全，趁熱開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)通過(guò)曝氣口曝氣，趕走復(fù)分解反應(yīng)生成的氯化氫氣體，30min后監(jiān)測(cè)溶液體系Cl一含量(154.5/L)，當(dāng)溫度下降至25°C時(shí)，所得料漿固液混合物轉(zhuǎn)入離心機(jī)離心過(guò)濾并洗滌，濾液通過(guò)離心栗返回吸收塔，固體送入流化床105-115°C干燥，再送入包裝機(jī)封包。本輪得到干燥硝酸鉀126kg，收率89.4%，經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品Cl—含量0.21%。
[0014]返回吸收塔的濾液共約430L，再次加入104kg氯化鉀，室溫?cái)嚢璨⒊掷m(xù)通入氮氧化物氣體180min，監(jiān)測(cè)#濃度為5.80mol/L，剩下部分不溶物通過(guò)通入蒸汽加熱至70°C溶解完全，趁熱開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)通過(guò)曝氣口曝氣，趕走復(fù)分解反應(yīng)生成的氯化氫氣體，35min后監(jiān)測(cè)溶液體系Cl一含量(158.4/L)，當(dāng)溫度下降至25°C時(shí)，所得料漿固液混合物轉(zhuǎn)入離心機(jī)離心過(guò)濾并洗滌，濾液通過(guò)離心栗返回吸收塔，固體送入流化床105-115°C干燥，再送入包裝機(jī)封包。本輪得到干燥硝酸鉀123kg，收率87.2%，經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品Cl—含量0.28%。
[0015]實(shí)施例2:
如圖1所示，經(jīng)氧化后的氮氧化物氣體通過(guò)進(jìn)氣口進(jìn)入吸收塔循環(huán)吸收，吸收塔事先加入近400L以前的稀硝酸(約40%)作吸收液，吸收劑里事先加入3kg的鹽結(jié)晶抑制劑，從進(jìn)料口加入固體氯化鉀(含量95%) 127kg，室溫?cái)嚢璨⒊掷m(xù)通入氮氧化物氣體10min，監(jiān)測(cè)H+濃度為5.09mol/L，剩下部分不溶物通過(guò)通入蒸汽加熱至70°C溶解完全，趁熱開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)通過(guò)曝氣口曝氣，趕走復(fù)分解反應(yīng)生成的氯化氫氣體，30min后監(jiān)測(cè)溶液體系Cl—含量(117.8g/L，初次)，當(dāng)溫度下降至25°C時(shí)，所得料漿固液混合物轉(zhuǎn)入離心機(jī)離心過(guò)濾并洗滌，濾液通過(guò)離心栗返回吸收塔，固體送入流化床105-115°C干燥，再送入包裝機(jī)封包。本輪得到干燥硝酸鉀140kg，收率81.4%(初次)，經(jīng)檢測(cè)Cl—含量0.40%。
[0016]循環(huán)后吸收塔的濾液共約320L，再次加入70kg氯化鉀，室溫?cái)嚢璨⒊掷m(xù)通入氮氧化物氣體160min，監(jiān)測(cè)護(hù)濃度為5.50mol/L，剩下部分不溶物通過(guò)通入蒸汽加熱至70°C溶解完全，趁熱開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)通過(guò)曝氣口曝氣，趕走復(fù)分解反應(yīng)生成的氯化氫氣體，30min后監(jiān)測(cè)溶液體系Cl一含量(147.4/L)，當(dāng)溫度下降至25°C時(shí)，所得料漿固液混合物轉(zhuǎn)入離心機(jī)離心過(guò)濾并洗滌，濾液通過(guò)離心栗返回吸收塔，固體送入流化床105-115°C干燥，再送入包裝機(jī)封包。本輪得到干燥硝酸鉀81.5kg，收率85.8%，經(jīng)檢測(cè)Cl—含量0.31%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法，其特征在于:它是利用氮氧化物轉(zhuǎn)化成稀硝酸進(jìn)而與氯化鉀溶液(或混合溶液)在吸收塔進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成硝酸鉀，通過(guò)控制稀硝酸的濃度、體積和加入氯化鉀的量來(lái)控制硝酸鉀的純度，利用飽和鹽溶液做洗滌液進(jìn)一步提高產(chǎn)品純度，利用氯根的濃度判斷硝酸鉀的收率，具體步驟如下: (1)將含氮氧化物工業(yè)尾氣吸收轉(zhuǎn)化成硝酸:即將經(jīng)過(guò)氧化后的含氮氧化物工業(yè)尾氣引入吸收塔常壓循環(huán)吸收，吸收劑為自來(lái)水或稀硝酸或循環(huán)使用的硝酸鉀溶液，吸收劑里事先加入0.5~1%的鹽結(jié)晶抑制劑，當(dāng)硝酸的濃度達(dá)到35?40%時(shí)，尾氣的轉(zhuǎn)化速率變慢，此時(shí)停止通氣，轉(zhuǎn)化暫停； (2)硝酸轉(zhuǎn)化成硝酸鉀:自進(jìn)料口向吸收塔內(nèi)按比例投放氯化鉀固體，攪拌并繼續(xù)通入氮氧化物氣體以補(bǔ)充消耗掉的硝酸，加熱保持溫度在60?70度，直至氯化鉀固體完全溶解； (3)氯化氫氣體的分離與硝酸鉀的析出:趁熱向吸收塔內(nèi)開(kāi)始曝氣，揮發(fā)出的氯化氫氣體及部分氮氧化物用石灰水吸收，曝氣15?30min至Cl 一不高于160g/L，所得溶液與析出的硝酸鉀溫度降至25?30°C時(shí)排放至離心機(jī)分離； (4 )硝酸鉀的洗滌與分離:將排放至離心機(jī)的溶液與析出的硝酸鉀立即離心過(guò)濾，并用少量飽和硝酸鉀溶液洗滌，濾液及洗滌液弓I流至吸收塔再回收利用； (5)硝酸鉀的干燥與濾液的循環(huán)利用:將過(guò)濾洗滌后的硝酸鉀送入流化床，在105?115°C條件下進(jìn)行干燥，再送入包裝機(jī)封包，濾液返回吸收塔重復(fù)利用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法，其特征在于:步驟(I)中吸收劑里事先加入0.5?1%的鹽結(jié)晶抑制劑，所述抑制劑為氨三乙酰胺，步驟(2)中加入固體氯化鉀后繼續(xù)通入氮氧化物以便轉(zhuǎn)化成稀硝酸補(bǔ)充消耗掉的硝酸，當(dāng)氯化鉀大部分溶解后繼續(xù)通氮氧化物氣體至#濃度不低于5mol/L，曝氣完畢Cl—應(yīng)低于160g/L。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法，其特征在于:吸收塔內(nèi)溶液體積與加入的固體氯化鉀的體積質(zhì)量比為4 L:1?1.2kg。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用氮氧化物尾氣快速轉(zhuǎn)化成硝酸鉀的方法，其特征在于:離心過(guò)濾時(shí)的洗滌液為飽和硝酸鉀溶液。
【文檔編號(hào)】B01D53/78GK105858688SQ201610199553
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月4日
【發(fā)明人】冉敬文, 裴軍
【申請(qǐng)人】黃岡師范學(xué)院