[发明专利]一种治理工业装置中氧化亚氮排放的方法

说明书

本发明公开了一种治理工业装置中氧化亚氮排放的方法，该方法是基于硝酸氧化炉基本装置，在设计有“蛛网”状的铂催化剂下托架上装填氧化亚氮减排催化剂，将N₂O转化为N₂和O₂、NO₂及NO，在一套装置上实现工艺气的催化和氧化亚氮减排的治理。本发明工艺简单，投资小，运行、维护成本较低，具有广泛的适用性，可用于很多工业源N₂O的减排过程（如硝酸生产、己二酸生产等过程），前景广阔。

技术领域

本发明公开了一种治理工业装置中氧化亚氮排放的方法，属于化工生产技术领域。

背景技术

《联合国气候变化框架公约》及《巴黎气候峰会》中规定要求减排的6种温室气体为：二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、氢氟碳化合物（HFCs）、全氟碳化合物（PFCs）、六氟化硫（SF₆）。氧化亚氮气体对全球气候和大气化学过程均有重要影响。等物质量氧化亚氮的温室效应是二氧化碳的200~300倍。同时，其光化学产物NO在平流层中可与O₃反应，破坏大气臭氧层(Crutzen，1970)。大气中氧化亚氮浓度正以每年0.25％左右的速度增长，大气氧化亚氮分压每增加5ppb，相应辐射强迫增加11％。研究表明氧化亚氮（N₂O）是有毒有害气体，其毒性可持续15年之久，N₂O的GWP（地球温室效应）是同浓度CO₂的310倍，常温下性质比较稳定，高温下可分解为氮气和氧气。目前国家环保部门尚无强制要求和排放标准。

硝酸是化学工业的基础原料。我国是农业大国，造就了对硝酸的需求用量非常巨大。以氨为原料，经铂催化剂催化氨生产硝酸的反应过程中，必然要产生氧化亚氮排放。氧化亚氮是硝酸生产中氨氧化制备NO₂的副产品（2NH₃+2O₂=N₂O+3H₂O），其产生量一般取决于反应炉的压力、温度（200~250℃）。压力不同，N₂O的生成率也不一样。氨催化氧化后生产硝酸的混合气体中一般都含有1100~1800ppm的氧化亚氮，如此高浓度的氧化亚氮必须处理；而一个中型以上的硝酸生产企业，空速过万，每小时排放于大气中的氧化亚氮的量巨大，未经处理的氧化亚氮排放到大气中，势必毒害人类的身体，污染大气，恶化环境。

氧化亚氮减排有4种途径，一是利用氧化亚氮生产其他产品（如苯酚等），二是将氧化亚氮高温分解，三是将氧化亚氮选择性催化还原（SCR），四是将氧化亚氮直接催化分解。其中，将氧化亚氮直接催化分解具有成本低，工艺简单，分解效率高等优点，因此具有良好的工业化应用前景。《氧化亚氮减排CDM项目运行总结》（张艳丽；杲雪华；李洪政；山东济南盛源化肥有限责任公司，化肥工业，2012年第六期，P67-68）介绍了盛源公司采用瑞士维多公司的氧化亚氮催化剂，在稀硝酸生产装置的氧化炉内装填催化剂，通过一个铂催化剂周期运行，氧化亚氮减排效率在85%以上。

目前国内已报道的都是催化剂在实验室装置或者是小型中试装置上检测减排效果，尚无成熟工艺技术，特别是在工业装置上成功应用的案例，这严重限制了氧化亚氮减排技术的发展。

发明内容

针对上述情况，本发明的目的在于提供一种在一套硝酸工业装置上实现治理氧化亚氮排放的方法。

本发明的第二个目的在于提供一种无需新建装置而实现氧化亚氮减排的新工艺。

本发明的第三个目的在于提供一种改造费用低，工艺技术简单的减排催化剂托架。

本发明的第四个目的在于提供一种活性稳定性高，抗氨能力好的催化剂。

本发明的第五个目的在于氧化亚氮减排过程中可副产一部分作为硝酸生产的原料。