第３１卷第１期 ２０１４年１月 吉 林 化 工 学 院 学 报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＬＩＮ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ０Ｆ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ Ｖ０１．３１ Ｎｏ．１ Ｊａｎ． ２０１４
文章编号：１００７—２８５３（２０１４）０１－００３７－０３
硝酸生产中尾气治理的措施
高 路 ，刘明玉
（１．吉林化工学院机电工程学院，吉林吉林１３２０２２；２．中石油吉林化学工业股份有限公司化肥厂，吉林吉林 １３２０２２）
摘要：主要论述了硝酸装置尾气排放的治理措施，通过对浓硝酸装置尾气排放系统进行的生产工艺优 化和技术改造，实现了环境效益与经济效益最佳结合． 关键词：浓硝酸；尾气治理；措施 中图分类号：ＴＱ １１．２ 文献标志码：Ａ
某厂硝酸车间浓硝酸生产能力ｌ０万吨／年，
硝酸衍生产品是国家航空航天事业的重要原料．
该装置一直沿用工艺相对落后的常压氧化、直接
合成方法生产浓硝酸．生产过程中，残留黄色气体
ＮＯ和ＮＯ：（俗称“黄龙”）等氮氧化物的排放是形
成酸雨酸雾、诱发光化学烟雾、破坏臭氧层的主要
污染源之一…，造成环境污染，如何对含有有害
物质的黄色硝酸尾气进行环保达标处理，成为制
约生产能力及平稳率与经济效益的瓶颈．受操作
介质强腐蚀性和生产吸收率的影响，整个浓硝酸 生产过程要消除污染实现绿色操作，具有非常大
的困难．从２００８年起硝酸车间采取精细工艺操作
控制，科学优化设备更新换代，研发新工艺流程等 措施，有效地控制浓硝酸生产过程中尾气排放污
染，保护了环境，降低了生产成本，保证了企业效 益最大化．
１ 反应原理
氨在氧气和催化剂的作用下发生下列反 应 ：
４ＮＨ３＋５０２—４ＮＯ Ｔ＋６Ｈ２０ （１） ２ＮＯ＋Ｏ２—２ＮＯ２ Ｔ （２）
３ＮＯ２＋Ｈ２０＝＝＝２ＨＮＯ３＋ＮＯ Ｔ （３）
从反应式中可以看出尾气中含有ＮＯ和ＮＯ：
等氮氧化物有存在．氨催化氧化制取硝酸生产中，
铂是选择性最好的催化剂，采用此催化剂氨氧化 率高，使用寿命长，安装操作方便，可回收再用，但 其价格高，生产中易造成铂的流失．实际生产中，
该反应中采用Ｐｔ—Ｐｄ＿Ｒｈ三元合金作为催化剂，在 铂与铑中加入可起固溶强化作用的钯，可以减少
铂铑的用量和铂的挥发损失，提高铂金网的活性
和机械强度，降低硝酸生产成本 引．
２治理措施
２．１ 在浓硝酸尾气治理上。采用先进的生产工 艺，实现尾气达标排放
本装置是１９５７年设计定型的老装置，虽经多
次局部技术改造，但依然无法达到全国同类装置 先进水平．２００８年对浓硝酸装置进行技术改造，
在工艺技术论证和设备选型上，结合本装置生产 实际情况，与国内外厂家进行多次技术交流，对乌
克兰的超共沸法、有机物燃烧法等尾气处理工艺
进行考察，决定采用将尾气中氮氧化物分解成氮
气和水蒸气的氨还原法的先进工艺技术，彻底消
除了生产过程中尾气排放对大气造成的污染．
２．２优化生产操作工艺，提高物料吸收率，降低
有害气体氧化氮含量 浓硝酸装置技术改造后，对影响浓硝尾气排
放关键工艺指标进行优化，经反复实验研究，选用
了最优化的冷冻盐水温度，量化了浓硝酸吸收塔 加酸量，把吸收塔气体温度控制在一５～一１０℃，
提高了浓硝酸氧化氮吸收率和重氧化塔重氧化率
收稿日期：２０１３－１０—１４ 作者简介：高路（１９６３－），女，吉林四平人，吉林化工学院教授，
主要从事机械设计及理论方面的研究 吉林化工学院学报
等２６项指标．保证了浓硝酸单元排放尾气中氧化
氮含量在尾气处理能力设计值４ ０００ ｍｇ／ｉｎ 以 下．装置在经过工艺指标优化后，尾气排放中氧化
氮含量，由２ ８００ ｍｅ，／ｍ 降到５ ｍｇ／ｍ 以下，远远
低于国家要求浓硝酸尾气排放量为４００ ｍｇ／Ｎｍ 的标准，实现了零污染生产。。 ．
３实施后的效果
３．１ 尾气处理技术对比 改造前，采用碱吸收法的工艺进行尾气处理，
常用的碱液为ＮａＣＯ 和ＮａＯＨ，由于ＮａＣＯ 价格 便宜，由其吸收得到的硝酸钠和亚硝酸钠是工业
上应用广泛的重要化工原料，因此，常用ＮａＣＯ，
与氮氧化物进行反应 ．
ＮＯ＋ＮＯ２＋Ｎａ２ＣＯ３—２ＮａＮＯ２＋ＣＯ２ ｆ（４）
２ＮＯ２＋Ｎａ２ＣＯ３＝＝＝ＮａＮＯ２＋ＮａＮＯ３＋ＣＯ２ Ｔ
（５） 由于工艺落后，尾气处理能力低，不能满足环
保排放达标要求，属于淘汰工艺技术．该装置虽在
２００４年增加了氧化还原法尾气处理系统，利用丁
辛醇来驰放气与浓硝尾气进行反应，但经过生产
实际证明该方法不能满足环保生产需要，存在着
驰放气带液、催化剂活性下降和尾气处理能力逐
渐降低等不足，同时该工艺技术反应温度高，容易
出现超温爆炸等生产事故． 改造后，采用氨还原法尾气处理系统，其反应
温度控制在２００℃一３８０℃，使钛、钒活性组分催
化剂处于高活性状态，使气氨与浓硝尾气中的氮
氧化物进行充分反应，提高氨气利用率，反应产物 为氮气和水蒸气 Ｊ．
８ＮＨ３＋６ＮＯ２—７Ｎ２ ｔ＋１２Ｈ２０ Ｔ
４ＮＨ３＋６ＮＯ一５Ｎ２ ｆ＋６Ｈ２０ Ｔ
４ＮＨ３＋４ＮＯ＋０２＝＝＝４Ｎ２ Ｔ＋６Ｈ２０ Ｔ
在氨还原法尾气处理系统设计中，为了提高
氨的利用率，降低尾气中氮氧化物的排放浓度及
氨逃逸量，避免二次污染，在氨尾气混合器的进气
管道上安装在线监测仪表，实时监测氮氧化物的
浓度，监测仪表与氨进料调节阀连锁，通过氮氧化
物浓度的变化来调节氨进气量的大小．另外，在装
置开车或尾气处理系统反应温度低于１６０℃时，
连锁启动尾气开工加热器，提高尾气处理系统反
应温度，保证催化剂处于高活性状态． 氨催化还原法流程简单，操作简便，尾气处理
较彻底．该方法尾气设计处理能力为３５ ０００ Ｎｍ ／
ｈ，实际处理能力为设计处理能力的０．５～１．１倍，
即实际处理能力在１７ ５００～３８ ５００ Ｎｍ ／ｈ范围
内，实现了装置尾气达标排放．
３．２操作环境对比
改造前，由于碱吸收塔设备腐蚀老化，泄漏点
多，现场氧化氮泄漏频繁，生产现场空间氧化氮含
量超标，操作环境恶劣，由于现场采用手动操作，
岗位人员巡检及操作不能保证安全，容易引起人
身伤害事故发生．
改造后，尾气处理采用ＤＣＳ控制系统，自动
化水平高，日常操作基本能在控制室内完成，生产
现场操作环境明显得到改观，减少了岗位人员的
劳动强度和氧化氮伤害．
３．３尾气处理效果对比
改造前，采用碱液吸收尾气处理技术，尾气排
放氧化氮含量平均在２ ８００ ｍｇ／ｍ ，在装置上空形
成“黄龙”，尾气排放严重超标．
改造后，采用氨还原法尾气处理技术，尾气排 放氧化氮含量平均在５ ｍｇ／ｒｎ。，消除了持续在装
置上空五十多年的“黄龙”，实现了尾气达标排
放．
４经济效益
４．１环境效益 浓硝酸装置１９５７年建成以来，由于尾气的超
标排放，给周边环境造成了很大污染．经过生产工
艺技术改造，采用氨还原法进行尾气处理工艺后，
该装置排放氮氧化物等有害物质总量急剧降低，
通过实际分析测算，装置自２００９年装置技术改造
开车运行以来，截止到２０１３年４月底，系统生产
过程中累计排放氮氧化物１．５ ｔ，远远低于国家环
保标准要求，彻底消除了几十年来硝酸生产过程
中污染环境的窘境，取得了良好的环境效益． ４．２经济效益
采用新工艺后，浓硝酸装置排放尾气中氮氧
化物平均含量由２ ８００ ｍｇ／ｍ ，下降到５ ｍｇ／ｍ ，如
果尾气流量按２４ ０００ Ｎｍ ／ｈ计算，生产时间按
３００ ｄ／ｙ计算，减排氮氧化物总量约４８０ ｔ／ｙ，可多
产浓硝酸６６０ ｔ／ｙ，为企业创造了良好的经济
效益．
第１期 高路，等：硝酸生产中尾气治理的措施 ３９
５ 结 论
通过对浓硝酸装置尾气排放系统进行生产工
艺优化和技术改造，取得了良好的环境效益和经
济效益，在同类化工生产中具有一定的借鉴作用
和推广价值．
参考文献：
［１］ 《硝酸工业污染物排放标准》编制组．《硝酸工业污 染物排放标准》编制说明［Ｚ］．２００８：１２—１５． 陈锦．硝酸生产中尾气治理方法浅谈［Ｊ］．泸天化科 技，２００２（２）：１１２—１１３． 汪家铭．硝酸尾气高效组合处理工艺及应用［Ｊ］． 广州化工，２００８（５）：７５＿７７． 梁学博，等．硝酸合成中铂催化剂的选择及有关问 题手探析［Ｊ］．河南化工，２０１２（２１）：５０．５３． 周国平，等．综合法硝酸生产中的铂耗控制［Ｊ］． 大氮肥，２０１２（５）：３３９—３４２． 环境质量与污染物排放国家标准汇编［Ｍ］．北京： 中国标准出版社，１９９７． 陈永俊．硝酸装置尾气治理环保项目设计［Ｊ］．沪天 化科技，２００８（１）：２５．２６．
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｔａｉｌ Ｇａｓ ｉｎ Ｎｉｔｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ＧＡＯ Ｌｕ ．ＬＩＵ Ｍｉｎｇ—ｙｕ
（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｌｉｎ Ｃｉｔｙ １３２０２２，Ｃｈｉｎａ；２．Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ Ｐｌａｎｔ Ｊｉｌｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｐｅｔｒｏ Ｃｈｉｎａ，Ｊｉｌｉｎ Ｃｉｔｙ １３２０２２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｕｎｉｔ ｔａｉｌ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ
ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｔａｉｌ ｇａｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ ｕｎｉｔ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｎｉｔｒｉｃ ａｃｉｄ；ｔａｉｌ ｇａｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｍｅａｓｕｒｅ ］ｊ １ｊ