一種降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的處理系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及化工領域，具體是在化工生產中、一種降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的處理系統。
【背景技術】
[0002]按照《國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》提出的要求，萬元國內生產總值能耗要降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%，國家環保總局下達了《關于2006年度國家環境保護標準修訂項目計劃的通知》。對于大氣中主要污染物氮氧化物(NOx)的排放，要求制定新的標準，新標準將對氮氧化物排放濃度提出更高的要求，其目的是要減少氮氧化物工業排放量。硝酸是工業氮氧化物的主要排放源，GB16297-1996標準對現有和新建裝置氮氧化物的排放濃度分別為1700mg/m3和1400mg/m3。更嚴格要求的新標準《硝酸工業污染物排放標準》(GB26131-2010)，規定將上述兩個排放濃度分別降至500mg/m3和300mg/m3。為實現節能減排硬性指標和適應硝酸裝置尾氣氮氧化物新標準控制的要求，必須提高硝酸裝置吸收吸收率，降低尾氣中的氮氧化物。
[0003]如圖1所示，是現有技術中降低硝酸生產尾氣中的氮氧化物含量一種的技術方案。由界區來的原料液氨送入1#氨蒸發器6-1和2 #氨蒸發器6-2，大部分液氨在I #氨蒸發器6-1中蒸發，剩余的液氨在2#氨蒸發器6-2中蒸發。冷凍循環水c通過I #氨蒸發器
6-1、由氨蒸發產生冷量降溫，作為吸收塔2的上部冷卻介質；普通的循環水WS先經過吸收塔2底部吸收反應熱后，再依次通過高壓快冷器7換熱和2#氨蒸發器6-2冷卻，送出界區。26?32°C的吸收液I未經過冷卻直接加入吸收塔2的頂部。
[0004]該尾氣處理方法的缺點在于:2#氨蒸發器6-2中的液氨蒸發所產生的冷量換熱而得到低溫冷卻的循環水WS3(比送入界區循環水WS的水溫降低2?4°C )，這部分冷量未被用于需要低溫的吸收塔2使用，造成冷量不合理使用。另外，吸收液I未經過冷卻就直接加入吸收塔2，提高了吸收末端的溫度，提高了尾氣g中氮氧化物的平衡濃度。
[0005]在設計成品酸濃度為60%時，硝酸尾氣中NOx排放濃度為600?800mg/m3;有的廠家采用降低成品酸濃度的辦法，使硝酸尾氣中NOx的濃度降到300mg/m3以下，達標排放。但降低硝酸濃度，增加了后工段硝酸加工能耗。
[0006]若要保證成品酸濃度60%，將尾氣g中氮氧化物濃度由600?800mg/m3降至300mg/m3以下，硝酸生產尾氣需采用氨催化還原器4處理，得到氮氧化物濃度300mg/m3以下的尾氣g。處理每噸酸尾氣費用按2.5元計(含氨消耗，催化劑更換費用)，對于600噸/日(折純)硝酸裝置，每年共需處理費用50萬元。
[0007]如圖2所示，是現有技術中降低硝酸生產尾氣中的氮氧化物的另一種的技術方案。該吸收塔冷卻系統中，設置了三種冷卻水，具體是:
[0008]第一種為吸收塔2由下至上第I?8層使用的循環水WS同方法1，溫度為32?40。。。
[0009]第二種為吸收塔由下至上第9?26層使用的冷凍循環水C、由1#氨蒸發器6-1制得的冷凍循環水C，溫度為18?22°C。
[0010]第三種為吸收塔由下至上第27?32層使用的外供低溫水k，溫度為7?12°C;該外供冷卻水k由額外配置的冷凍機組10制得，循環使用。
[0011]吸收液I經過工藝水冷卻器9被第三種的外供低溫水k冷卻降溫，使得進入吸收塔2的吸收液I’溫度為10?15°C。
[0012]該尾氣處理方法的缺點在于:該技術仍未能將15?30%負荷的2#氨蒸發器6-2氨蒸發所產生的冷量利用，而是利用硝酸裝置外界區的富裕低壓蒸汽額外配置冷凍機組10、產生外供低溫水k來達到降低吸收塔2的溫度，提高吸收效率、降低尾氣g中的氮氧化物的。對600噸/日(折純)的硝酸裝置，每年需要低壓蒸汽約0.9萬噸、價值近80萬元，對于沒有富裕低壓蒸汽的廠家無法實現，否則將增加低壓蒸汽成本約80萬。

【發明內容】

[0013]本發明的目的在于:提供一種直接降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的處理系統，是一種使用氨蒸發器中液氨氣化制作的低溫冷凍水、低溫循環水和低溫吸收液，配以監測吸收塔內關鍵點的溫度，無需增加尾氣氨還原器或額外提供能源，就能確保吸收效率，降低硝酸生產尾氣中氮氧化物的含量，最終達標排放。
[0014]本發明所采用的技術方案是:
[0015]—種降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的處理系統，包括篩板式吸收塔，在吸收塔內均布多層設置有若干透氣和溢流孔的篩板，每層篩板的上部設置有換熱盤管，換熱盤管內流通冷卻水、吸收篩板上反應產生的熱量；該吸收塔底部設置有工藝氣送入口和成品酸出口、頂部設置有尾氣送出口和吸收液入口，所述吸收塔在由下至上總層數的25?33%處將換熱盤管分為上、下兩部分，分別通過管線連接各自獨立的冷卻水循環系統；對應兩個冷卻水循環系統，上、下兩部分換熱盤管兩端的所有進水口分別并聯為上總進水口和下總進水口、所有出水口分別并聯為上總出水口和下總出水口；所述吸收塔上部的冷卻水循環系統由總出水口通過管線連接升壓泵和氨蒸發器至總進水口 ；吸收液通過管線連接至該氨蒸發器冷卻后、再供入吸收塔頂部；所述吸收塔下部的冷卻水循環系統由總出水口通過管線連接高壓快冷器和氨蒸發器至總進水口，且工藝氣通過管線送至高壓快冷器上的氣體通道、與高壓快冷器內通流的冷卻水換熱降溫后，再供入吸收塔；上部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度低于下部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度。
[0016]在所述吸收塔由下至上占總層數30?35%處和37?42%處分別設置溫度測量元件，并將溫度值發送至控制單元，控制單元接收信號后、計算兩個冷卻水循環系統內氨蒸發器的工作參數，并將執行信號發送至對應的氨蒸發器、調節氨蒸發器的負荷。
[0017]所述上部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度為12?18°C。
[0018]所述下部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度為22?28°C。
[0019]所述供入吸收塔的吸收液的溫度為12?20°C。
[0020]所述工藝氣經吸收塔內吸收液吸收其中大部分氮氧化物后、排出尾氣的溫度為14 ?18。。。
[0021]通過調節氨蒸發器的工作參數，使得所述下方溫度測量元件測得的溫度保持在37?45°C、上方溫度測量元件測得的溫度保持在26?32°C。
[0022]所述兩個冷卻水循環系統的管線上設置有閥門。
[0023]本發明所產生的有益效果是:
[0024]本發明對降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的尾氣處理系統，優化系統設計、工藝流程簡單，綠色環保、節能效果顯著，經濟成本大幅降低，適合在需要低溫(10-14°C )冷卻水的硝酸吸收等領域中推廣應用。本發明充分利用了液氨的制冷潛熱，低能耗獲取硝酸吸收塔低溫冷卻水，實現了能源的綜合利用；不需在出吸收塔的尾氣段增設硝酸尾氣氨還原裝置，且不需外界提供額外的熱量生成低溫冷卻水供吸收塔冷卻使用，就能達到提高吸收效率，降低尾氣氮氧化物的目的。
[0025]本發明合理利用氨蒸發器產生冷量，使硝酸尾氣中氮氧化物濃度降到300mg/m3以下，達標排放，無需使用氨還原或外部供能，達到降本節能環保的目的。氨蒸發器中液氨汽化時，必須吸收大量的熱，進入硝酸裝置的液氨在氨蒸發器產生冷量，這些冷量為高品位冷量。
[0026]本技術方案通過計算，對這些高品位冷量重新布置流程，將其全部回收。氨蒸發產生冷量制取低溫水不同于之前的流程設置，即1#氨蒸發器產生冷凍水供硝酸吸收塔上部使用，以移除吸收反應熱，使吸收塔上部在低溫下；2#氨蒸發器產生降溫循環水供硝酸吸收塔下部使用，該循環水比以往流程的溫度下降，冷卻效果更好，以移除吸收塔下部吸收反應熱，使硝酸吸收塔主反應區在更低溫度下進行，減輕了吸收塔上部吸收負荷。吸收液也通過冷卻后加入吸收塔；監測硝酸吸收塔關鍵點溫度，調配冷量。最終，硝酸尾氣氮氧化物濃度250mg/m3以下，吸收率達99.9%。
[0027]與現有技術相比，本發明充分利用了液氨的制冷潛熱，優化系統設計，工藝流程簡單，環保節能，本發明通過調整流程等利用原來浪費的冷量，用低投入、低能耗獲取硝酸吸收塔低溫冷卻水，實現了能源的綜合利用，不需增設硝酸尾氣氨還原裝置，或不需外界提供額外的熱量生成低溫冷卻水，適合在需要高品位冷量的硝酸吸收等領域中推廣應用。
【附圖說明】
[0028]圖1為第一種現有技術氨蒸發、硝酸吸收的流程示意圖；
[0029]圖2為第二種現有技術氨蒸發、硝酸吸收的流程示意圖；
[0030]圖3為本發明尾氣處理系統的氨蒸發、硝酸吸收流程圖
[0031]圖中標號所示:1-吸收液泵、2-吸收塔、3-尾氣加熱器、4-氨還原爐、5-冷凍循環水泵、氨蒸發器、6-2-2#氨蒸發器、7-高壓快冷器、8-2#氨蒸發器循環水調節閥、9-工藝水冷卻器、10-冷卻機組、11-冷卻水泵、T-溫度測量元件、η-工藝氣、g-尾氣、WS-循環水、C-冷凍循環水、1-吸收液、k-外供低溫水、AN-成品酸。
【具體實施方式】
[0032]如圖3所示，是一種降低硝酸生產尾氣中氮氧化物含量的處理系統，包括篩板式吸收塔2，在吸收塔2內均布多層設置有若干透氣和溢流孔的篩板，每層篩板的上部設置有換熱盤管，換熱盤管內流通冷卻水、吸收篩板上反應產生的熱量。該吸收塔2底部設置有工藝氣η的送入口和成品酸AN的出口、頂部設置有尾氣g的送出口和吸收液I的入口。吸收塔2在由下至上總層數的25?33%處處將換熱盤管分為上、下兩部分，分別通過管線連接各自獨立的冷卻水循環系統。對應兩個冷卻水循環系統，上、下兩部分換熱盤管兩端的所有進水口分別并聯為上總進水口和下總進水口、所有出水口分別并聯為上總出水口和下總出水口。
[0033]吸收塔2上部的冷卻水循環系統由總出水口通過管線連接冷凍循環水泵5和1#氨蒸發器6-1至總進水口 ；且吸收液I通過管線連接至該1#氨蒸發器6-1冷卻后、再供入吸收塔2頂部。吸收塔2下部的冷卻水循環系統由總出水口通過管線連接高壓快冷器7和2#氨蒸發器6-2至總進水口 ；且工藝氣η通過管線送至高壓快冷器7上的氣體通道、與高壓快冷器7內通流的冷卻液換熱降溫后，再供入吸收塔2。需要注意的是:上部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度低于下部換熱盤管進水口處的冷卻水溫度。
[0034]兩個冷卻水循環系統的管線上設置有閥門，閥門可關斷整個冷卻水循環系統，也可分別調節兩個冷卻水循環系統中的流量、從而調節1#氨蒸發器6-1和2 #氨蒸發器6-2所占所有氨蒸發組件的負荷比。
[0035]本【具體實施方式】中，為便于區分，將上部冷卻水循環系統命名為冷凍循環水系統、其內部的冷卻液為冷凍循環水C，將下部冷卻水循環系統命名為循環水系統、其內部的冷卻液為循環水WS。則上部換熱盤管進水口處的冷卻水(冷凍循環水c)溫度為12?18°C。下部換熱盤管進水口處的冷卻水(循