常压湿法治理化学工业中氮氧化物废气的研究

论文摘要

在化学工业中,硝酸厂、草酸厂、硝胺厂、炸药厂等一些生产和应用硝酸的企业排放的工艺尾气中含有大量的氮氧化物废气,这些氮氧化物废气的排放,不仅造成了资源的浪费,而且对人类和生态环境具有极大的危害,因此,从我国的国情出发,充分考虑企业的经济效益和社会效益,对常压湿法治理化学工业中的氮氧化物废气进行研究具有重要的理论和现实意义。氮氧化物可以与水反应生成硝酸,回收的硝酸可以返回生产车间继续使用,是符合绿色化工理念的氮氧化物废气治理技术,但是至今为止,用稀硝酸吸收氮氧化物废气回收硝酸的吸收过程的设计尚缺乏理论依据,为此,本文根据双膜理论,采用传质速率法,通过对氮氧化物废气吸收过程进行分析,建立了适合于氮氧化物废气治理的吸收模型,并对模型进行了实验验证,模拟结果和实验结果吻合良好,为氮氧化物废气回收硝酸的吸收设计提供了重要的理论依据。针对目前化学工业中普遍采用的碱液吸收氮氧化物废气的方法存在吸收效率较低、需要改进工艺条件的问题,本文在填料塔内对碱液吸收氮氧化物废气的工艺条件进行了比较系统的实验研究,结果表明当碱度为20～40g/L,喷淋密度为12m3/（m2·h）,氧化度为50%时,吸收效果最好。本文以硝酸溶液、双氧水溶液和高锰酸钾溶液为氧化剂进行了湿法氧化碱吸收研究,结果表明,以高锰酸钾作氧化剂吸收效果最好,吸收率可以达到99%以上。本文对尿素溶液吸收氮氧化物废气的工艺条件进行了实验研究,得出适宜的操作条件如下:尿素溶液浓度为10%、pH值为1～3、温度为30℃、停留时间为10s。针对尿素溶液对氮氧化物废气中的一氧化氮气体脱除效果不理想的情况,本文提出在尿素溶液中添加双氧水溶液以提高氮氧化物的吸收效果,并进行了实验研究,结果表明,添加双氧水溶液的尿素溶液与仅用双氧水溶液或者仅用尿素溶液吸收氮氧化物废气的实验结果相比较,能够显著增强氮氧化物的吸收率。本文提出了碱液吸收塔+硫酸亚铁吸收塔、碱液吸收塔+活性炭吸附塔、以及硝酸溶液吸收塔+尿素溶液吸收塔两级联合治理氮氧化物废气的方法,并进行了对比研究,结果表明,碱液吸收塔+活性炭吸附塔对氮氧化物的吸收效果最好,优于其它三种方法,对于氮氧化物进口质量浓度为7000～10000mg/m3的氮氧化物气体,氮氧化物吸收率可以达到99%以上,出口浓度低于100mg/m3。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 概述
• 1.1.1 氮氧化物及其来源
• 1.1.2 氮氧化物的危害
• 1.1.3 选题的背景及意义
• 1.2 NOX治理技术的研究方法和进展
• 1.2.1 还原法
• 1.2.1.1 选择性催化还原法（SCR）
• 1.2.1.2 选择性非催化还原法（SNCR）
• 1.2.1.3 非选择性催化还原法
• 1.2.1.4 催化分解法
• 1.2.2 液体吸收法
• 1.2.2.1 稀硝酸吸收法
• 1.2.2.2 碱液吸收法
• 1.2.2.3 氧化吸收法
• 1.2.2.4 液相还原吸收法
• 1.2.2.5 液相络合吸收法
• 1.2.3 生物法
• 1.2.4 吸附法
• 1.2.4.1 分子筛吸附法
• 1.2.4.2 活性炭吸附法
• 1.2.4.3 其它吸附剂吸附法
• 1.2.5 等离子体法
• 1.2.5.1 电子束法
• 1.2.5.2 脉冲电晕等离子体法
• X废气治理概况与展望'>1.3 化学工业中NO_X废气治理概况与展望
• 1.4 本论文的研究内容
• X废气的填料塔模型及验证与分析'>第二章 稀硝酸吸收NO_X废气的填料塔模型及验证与分析
• 2.1 多组分化学吸收过程的模拟
• 2.1.1 多组分气体吸收过程的模拟方法
• 2.1.2 传质理论
• 2.1.3 吸收速率方程式
• X的传质理论模型'>2.2 稀硝酸吸收NO_X的传质理论模型
• 2.2.1 气相反应和平衡
• 2.2.2 气相传质速率
• 2.2.3 界面平衡
• 2.2.4 液相反应及液膜平衡
• X的填料塔模型'>2.3 稀硝酸吸收NO_X的填料塔模型
• 2.4 基础数据
• 2.5 吸收过程自由度分析
• 2.6 模型求解
• 2.7 模型验证与分析
• X废气的板式塔模型及验证与分析'>第三章 稀硝酸吸收NO_X废气的板式塔模型及验证与分析
• 3.1 一氧化氮的氧化
• 3.2 一氧化氮氧化的反应速度
• 3.2.1 反应机理
• 3.2.2 反应时间
• 3.2.3 反应压力
• 3.2.4 反应温度
• 3.2.5 一氧化氮氧化时最适宜的气体浓度
• 3.3 二氧化氮聚合为四氧化二氮
• 3.4 氮氧化物气体的吸收
• 3.4.1 吸收反应的化学平衡
• 3.4.2 反应动力学
• X的数学模型'>3.5 稀硝酸吸收NO_X的数学模型
• 3.5.1 工艺流程
• 3.5.2 数学模型
• 3.5.3 模型验证
• 3.5.4 模型讨论
• 3.5.4.1 温度对氮氧化物吸收率的影响
• 3.5.4.2 压力对氮氧化物吸收率的影响
• 3.5.4.3 停留时间对氮氧化物吸收率的影响
• 3.5.4.4 工艺计算
• X废气的工艺研究'>第四章 碱液吸收NO_X废气的工艺研究
• 4.1 实验
• 4.1.1 原料和试剂
• 4.1.2 实验装置和仪器设备
• 4.1.2.1 实验装置
• 4.1.2.2 实验仪器和设备
• 4.1.3 分析仪器和方法
• 4.1.3.1 标准曲线的绘制
• 4.1.3.2 实验步骤
• 4.1.3.3 实验数据的处理
• 4.2 实验原理
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 填料的选择
• X废气的实验研究'>4.3.2 湿法氧化碱吸收NO_X废气的实验研究
• X废气的实验研究'>4.3.2.1 硝酸氧化碱吸收NO_X废气的实验研究
• X废气的实验研究'>4.3.2.2 双氧水氧化碱吸收治理NO_X废气的实验研究
• X废气的实验研究'>4.3.2.3 高锰酸钾氧化碱吸收治理NO_X废气的实验研究
• X废气的工艺研究'>4.3.3 碱液吸收NO_X废气的工艺研究
• X吸收率的影响'>4.3.3.1 碱度对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>4.3.3.2 氧化度对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>4.3.3.3 温度对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>4.3.3.4 喷淋密度对NO_X吸收率的影响
• X废气的实验研究'>第五章 尿素溶液吸收NO_X废气的实验研究
• 5.1 尿素溶液吸收NOX废气的反应机理
• X吸收率的影响'>5.2 尿素溶液浓度对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>5.3 pH值对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>5.4 温度对NO_X吸收率的影响
• X吸收率的影响'>5.5 反应时间对NO_X吸收率的影响
• X废气的实验研究'>5.6 添加双氧水的尿素溶液吸收NO_X废气的实验研究
• X废气方法的研究'>第六章 两级联合治理NO_X废气方法的研究
• 4 溶液两级治理NOX废气的实验研究'>6.1 NaOH和FeSO₄溶液两级治理NOX废气的实验研究
• X废气的实验研究'>6.2 NaOH和活性炭两级治理NO_X废气的实验研究
• 3和CO（NH₂）₂溶液两级治理NO_X废气的实验研究'>6.3 HNO₃和CO（NH₂）₂溶液两级治理NO_X废气的实验研究
• 3和NaOH溶液两级治理NO_X废气的实验研究'>6.4 HNO₃和NaOH溶液两级治理NO_X废气的实验研究
• 6.5 两级吸收治理氮氧化物废气设计方案
• 6.5.1 改造要点
• 6.5.2 工艺流程
• 6.5.3 设备及工艺参数
• 6.5.4 主要改造预算
• 第七章 结论和创新点
• 参考文献
• X吸收计算程序'>附录 填料塔内NO_X吸收计算程序
• 论文和科研情况说明
• 致谢