亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 22 日 作者简介：梅俊安（1987），男，汉族，河北石家庄人，本科学历，化工工程师，从事工作化工程与工艺。-132-亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治 梅俊安 冀中能源井矿集团凤山化工公司，河北 石家庄 050100 摘要：摘要：亚硝酸钠和硝酸钠是生活中常见的一种化工原料，在各个领域中均有广泛应用，目前，我国亚硝酸钠和硝酸钠产量、出口量均占世界总量的 90%以上。而在亚硝酸钠和硝酸钠生产中，传统工艺存在着反应不完全、副产物多、效率低、产品质量差等问题，并产生大量含氮废水和含氰废水。随着工业化的发展，对传统工艺进行改进，实现资源循环利用，达到节能降耗和环保要求是目前亚硝酸钠和硝酸钠生产工艺的发展方向。基于此，本文主要探讨亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治。关键词：关键词：亚硝酸钠；硝酸钠；生产工艺改进；污染防治 中图分类号：中图分类号：TQ126.3 亚硝酸钠、硝酸钠作为促进我国化工行业不断发展的重要原料，被广泛应用于人们的日常生活中，其中亚硝酸盐作为常见的食品添加剂，由于其出色的防腐效果，常被用于各类熟肉类、灌肠类以及罐头等食品中，为确保其不会对人们造成影响，各国对其用量均有严格标准。也正因此，两钠产品的广泛生产对环境造成了严重污染，改进其生产工艺，研究其污染防治，对于改善人们生活环境，具有重要意义。1 两钠生产工艺概述 在 20 世纪 80 年代前，我国大部分钠生产厂家均是采用碳酸钠、氢氧化钠溶液两种碱液来吸收生产硝酸过程中氮氧化物。但由于其生产能力与硝酸生产成正比，其产量有待提高、生产工艺过于滞后，导致这一方法对周围环境造成的污染相对严重。一直到 80 年代末，经过不懈的研究，才发明了“直接法”，这种方法能较好地实现后处理的连续性，使得生产厂家开始大规模生产两钠，充分推动了我国两钠生产技术的创新和发展，其生产过程主要体现在以下几方面：氨的氧化。通过将氨与空气通过适当比例进行混合，在氨氧化炉内，通过催化剂发生氧反应，并产生氮的氧化物和水，其公式（1）所示：JHOHNOONHk32.90716454223）（反应后含NOx的高温气体通过废热炉后，经过热量回收后的温度可降低到 200 摄氏度左右。（2）氮氧化物气体的吸收。这一过程主要原理是制取中和液。含约 10%的氮氧化物气体通过 5-6 串联好的碱吸收塔，并通过事先配置好的碱液进行气体吸收，可获得含两钠的中和液（其中1:1532NaNONaNO：）。（3）中和液后处理。采用蒸发法、结晶法和分离法对中和溶进行处理，可得到亚硝酸钠产物。用分离得到的亚硝酸钠母液用稀硝酸进行变换，可得含有亚硝酸钠的硝酸钠，再经过蒸发、结晶和分离可得到硝酸钠1。2 亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进 2.1 优化原料选择 在当今全球面临能源危机和环境污染的严峻形势下，选择低能耗、低污染的原料成为推动可持续发展的重要途径。原料是生产过程中的基础，直接决定了最终产品的质量和环境影响。因此，寻求替代传统高能耗、高污染原料的方法成为科研人员和企业界关注的焦点。采用高效催化剂是实现这一目标的有效手段之一。催化剂是一种能够加速化学反应的物质，通过提高原料的转化率，可以显著降低能耗，减少废物产生。2.2 改进反应工艺 通过改进反应工艺，降低反应温度和压力，减少能耗，是实现绿色化学的重要手段之一。实验结果表明，反应温度、压力对反应速度及产品质量有严重影响。过高的温度和压力会导致能耗增加，同时也会加速设备磨损和产生更多的副产物。因此，通过研究和中国科技期刊数据库 工业 A-133-优化反应工艺，降低反应温度和压力，可以有效地减少能耗，提高产品的质量和收率。除降低温度和压力外，因此，如何有效提高反应的选择性，是实现绿色化工的一个重要途径。在化学反应过程中，常常会生成多种产物，其中一些产物是有价值的，而另一些产物则是无用的副产物。通过改进反应条件，可以提高反应的选择性，使反应更多地朝着生成目标产物的方向进行，这样可以有效降低副产物生成，提高产率。为实现这一目标，需要深入研究和理解反应机理，探索适合的反应条件和催化剂。同时，还需进行大量的实验和验证，以确定最佳的反应工艺参数。2.3 控制碱吸收尾气中氮氧化物含量 现阶段采用直接吸收高浓度氧化氮气体从而生产两钠的发生，一般采用56个碱性吸收塔串联在一起，吸收后的废气则由排气管排放。通过对碱吸收尾气中氮氧化物的吸收利用，可以有效地降低损耗，同时也是实现碱吸收尾气中氮氧化物减排的重要途径。具体可采取以下方法：合理增加吸收压力，可以有效提高吸收率，并降低设备总容积以及降低成本。由于增加压力后的NO氧化速度明显提高，会导致最后产品中的亚硝酸钠的比例发生变化，因此现阶段我国两钠生产厂家采用的“直接法”生产装置均为常压操作。通过大量的计算推演，合理地增加吸收压力，确保“直接法”生产装置在加压下作业在保证所要求产品比例的同时，大幅提高总体吸收量，并对废气中的氧化氮进行高效减排，尾气中的氮氧化物含量（以2NO计）应控制为合理范围内（610600）。以往在设计碱吸收塔时，设计人员往往过于关注碱液的分布，对气体分布的考虑不够充分。为此，在设计碱吸收塔时，可在底部布置一种气体分布器，以提高其传质性能；对大直径碱吸收塔来说，这种效果特别明显，更要重视这一过程2。2.4 转化气的吸收 利用硝酸转化亚硝酸钠母液的反应公式如公式（2）所示，对于这一过程形成的转化气，其中的氮氧化物应对其进行吸收处理。现阶段我国两钠生产厂家对于转化气，普遍采用碱吸收处理系统，因此转化气的组成以及吸收率是影响排放尾气中NOx含量的主要原因。因为连续转化作业，转化气的组成、温度、压力、流量等因此相对而言较为稳定，可以更好地进行碱液吸收，这一方法已被大部分厂家所应用。对于这一方面，本文不做过多介绍，主要分析碱吸收中间工艺气体作为转化吹除用气和转化后溶液脱除NOx的问题。）（2232a32332OHNONaNOHNONON 将碱吸收中间工艺气体用于转化吹除用气。现阶段我国两钠生产厂家在进行亚硝酸钠母液连续转化时，普遍采用空气作为NO气体的吹除气体。由于空气中含有大量的氧，因此可使转化过程中生产的NO通过氧化反应，形成2NO，此时进行碱吸收，会导致中和液中的额亚硝酸钠含量发生变化，同时由于转化气中的水蒸气含量较高，其在凝结后会和2NO相互反应，最终生产难以分离的酸雾，会严重影响中和液比例。对于这一现状，部分厂家会利用硝酸尾气作为吹除用气，但这一方法仅仅适用于硝酸尾气余压相对较高的现象，此外硝酸盐生产要和硝酸生产同步完成。针对以上问题，在设计中直接将碱吸收中间工序的工艺气体用于转化，将第二碱吸收塔中的工艺气体抽走一部分到转化塔，转化后的转化气与其他工艺气汇合后进入到第三碱吸收塔中，其压差采用气压调整装置进行调节、平衡。该流程取消了转化风机，使碱吸收及中和液后处理等工序均可实现单独操作，与硝酸生产系统无关。在转化塔后增加脱气塔。从转化塔中排出的转化液中，还含有一定量的溶液的NO，如果直接进入转化液中和槽，由于压力下降，将不可避免地被排出，并通过中和槽放空管排至低空，对工作人员的身体健康造成一定影响。在设计时，可在转换塔后增加脱气塔，用于脱去转化液体中的NO，由脱气塔排出后，与转化气一同进入碱吸收系统，从而实现对氮氧化物的回收，同时氮氧化物的排放量也有所降低。3 亚硝酸钠、硝酸钠生产过程中的污染防治措施 3.1 对生产过程中的废水进行回收再利用处理 在亚硝酸钠和硝酸钠的生产过程中，会产生大量的废水。这些废水中含有许多有害物质，如重金属、有机物等，如果直接排放，将对环境造成严重污染。因此，对于废水处理显得尤为重要。为有效处理这些废水，可采取如活性炭吸附、沉淀、过滤等方法，使废水达到排放标准后再进行排放，如活性炭吸附是利中国科技期刊数据库 工业 A-134-用活性炭的吸附性能将废水中的有害物质吸附在活性炭表面，从而达到净化的目的。沉淀和过滤则是通过物理手段将废水中的悬浮物和杂质去除，使废水变得清澈透明。除将废水处理后再排放，还可将处理后的废水用于其他生产环节，如冷却、洗涤等。这样可以大大减少新鲜水的使用量，节约水资源，同时也有助于降低生产成本3。3.2 回收处理设备清洗排放液 在生产过程中，设备清洗是一个必不可少的环节，然而清洗过程中会产生一些排放液，这些排放液中可能含有一些有害物质，如化学残留等。这些有害物质如果直接排放到环境中，会对环境造成严重的污染。回收处理排放液的方法有多种，其中化学沉淀和氧化还原是两种常见的处理方法。化学沉淀法是通过添加化学药剂，使排放液中的有害物质与药剂发生反应，从而形成沉淀物，再将沉淀物分离出来，达到净化排放液的目的。而氧化还原法则是通过添加氧化剂或还原剂，使排放液中的有害物质被氧化或还原成无害物质，从而达到净化排放液的目的。经过处理后的排放液可以再次用于设备清洗，这不仅可以减少新水的使用量，还可以减少排放量，从而降低对环境的污染。此外，对于一些特殊的排放液，还可以采用其他的处理方法，如活性炭吸附、膜分离等。这些方法都可以有效地去除排放液中的有害物质，保护环境。3.3 加强政策引导 政府在防治两钠生产造成环境污染方面的作用至关重要，其影响深远且不容忽视。为更好地保护环境，政府应加强政策监督，对两钠生产厂家进行严格的环保法规和标准约束。在制定环保法规和标准时，政府应深入了解两钠生产的工艺流程和排放情况，以确保所制定标准的科学性、合理性。同时，政府还需加大对两钠生产厂家的监管力度，确保其严格遵守相关法规和标准。对于违反规定的行为，政府应依法予以严厉惩处，以起到警示作用。为鼓励两钠生产厂家采用清洁生产技术，政府可采取一系列政策措施，如对采用清洁生产技术的厂家给予税收优惠、资金扶持等政策支持，降低其生产成本，提高市场竞争力。此外，政府可以通过推广示范项目、组织技术交流等方式，促进清洁生产技术的普及和应用。这些措施的实施有助于推动两钠生产行业的产业升级和转型，减少污染物的排放，保护生态环境。在政府的积极引导和政策支持下，越来越多的两钠生产厂家将采用清洁生产技术，为实现绿色可持续发展作出积极贡献。3.4 加强市场监督面 对于两钠生产过程造成的污染问题，仅仅依靠政府和企业的监督是远远不够的。为更有效地解决这一问题，相关部门应采取一系列措施来增强公众的环保意识。（1）政府应加强宣传教育，让公众了解两钠生产过程中可能产生的污染及其对环境和健康的影响。可以通过各种渠道，如电视、广播、报纸、网络等，向公众普及环保知识，增强其环保意识。（2）学校可开设环保课程，培养学生的环保意识，社区可以组织环保活动，鼓励居民积极参与环保行动。为确保这些措施的有效性，相关部门应建立完善的监测和评估机制，定期检查公众的环保意识和行为变化。同时，对于在环保方面做出突出贡献的企业和个人，应该给予适当的奖励和表彰，以激励更多的人参与到环保行动中来4。3.5 国际合作与交流 通过与国外环保组织的合作，共同开展环保项目，可以引进国外先进的环保技术和经验，提高我国两钠生产厂家的生产水平。同时，派遣专业人员到国外学习交流，引进国外先进的环保理念和技术，也是推动我国环保事业发展的重要途径。在国际环保合作与交流的过程中，两钠生产厂家可以了解到最新的环保技术和理念，从而提升自身的环保意识和技术水平。通过参与国际环保合作项目，两钠生产厂家可以拓宽国际视野，提高自身的竞争力。同时，与国外环保组织的合作也有助于建立国际品牌形象，提高我国两钠生产厂家的国际知名度。这些活动不仅有助于增强两钠生产厂家的环保意识和技术水平，还可以帮助厂家了解市场需求和趋势，为未来的发展提供有力支持。4 结束语 综上所述，通过对亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺的改进和污染防治的综合研究，可以发现生产工艺的改进和污染防治是相辅相成的。只有不断优化生产工艺，加大污染防治力度，才能实现亚硝酸钠、硝酸钠生产的绿色可持续发展。因此，相关企业和研究机构应进一步加大对亚硝酸钠、硝酸钠生产工艺改进和污染防中国科技期刊数据库 工业 A-135-治的投入力度，推动产业的可持续发展。参考文献 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