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摘要：硝酸是一种氧化性和腐蚀性都较强的强酸，也是一种重要的化工原材。硝酸的性质不稳定且具有一定的危险性，对皮肤等有刺激和腐蚀作用，威胁着人类的健康，对环境也有重大的危害。随着我国经济技术的发展，国家逐渐注重对环境的保护，相应的污染排放标准等也做出了严格的规范。其中硝酸是污染排放的重点，对硝酸废气废水的处理技术得到各个单位的重视。本文简述了硝酸的影响，对硝酸进行了详细的分析，同时对硝酸废气废水治理技术做出了相关的技术应用探究。
关键词：硝酸；废气废水；治理技术
Abstract：nitric acid is a strong acid which is both oxidizing and corrosive，and is an important chemical raw material.The nature of the nitric acid is not stable and has a certain risk，can irritate the skin and corrosion effect，threatening human health，and also has great harm to the environment.With the development of our country's economic and technological development，the state is paying attention to the protection of the environment，the corresponding pollution discharge standard and so on also make the strict norms.The nitric acid is the focal point of the pollution discharge，and the treatment technology of the wastewater treatment of nitric acid is taken seriously.The effect of nitric acid was described in this paper，the nitric acid was analyzed in detail，and the technology of wastewater treatment was investigated.
Keywords：nitric acid；Waste gas waste water；Management technology
硝酸工业污染物包括了氮氧化物废气和酸性废水两大类。硝酸工业是化工业中重要的组成部分，而硝酸也是其中的生产要素之一。硝酸是一种无色透明的液体，具有刺激气味而且容易发挥，具有较强的氧化性和腐蚀性。总而言之，硝酸能为工业带来效益，促进工业的发展，但同时也会对人类的健康造成威胁，产生的废气废水对环境造成严重的危害。因此，科学合理地生产使用硝酸成为重中之重，对硝酸产生的废气废水也要进行及时的治理，减少污染和危害，为保护环境做出相应的贡献，提高企业的效益。
一、硝酸废气的治理技术应用分析
硝酸工业产生的废气污染物主要包括一氧化氮、二氧化氮和氧化亚氮等，统称氮氧化物，国家环保部硝酸工业污染物排放的标准规定的限制浓度只要是一氧化氮和二氧化氮，对这部分气体的脱出治理叫做脱硝。自2013年4月1日起硝酸生产装置尾气执行《硝酸工业污染物排放标准》（GB26131-2010）的氮氧化物排放限值300mg/Nm3。
1、氨选择性催化还原法
这种方法主要是利用铜-铬作为催化剂，氨作为还原剂，与氮氧化物气体进行反应，控制好温度的情况下，氨基本不会与氧气发生其他反应。
反应的主要化学式为：
4NH3+6NO=5N2+6H2O+Q（150摄氏度发生反应）
8NH3+6NO2=7N2+12H2O+Q（150摄氏度发生反应）
如果温度没有控制好的话，尾气中含有的3%的O2还会继续与氨发生反应。
反应的主要化学式为：
4NH3+3O2=2N+6HO+Q（250摄氏度发生反应）
4NH3+5O2=4NO+66H2O+Q（400摄氏度发生反应）
可以看出，使用氨选择性催化还原法处理尾气的时候很重要的一点就是温度，根据研究可知，将温度控制在合适的温度内，氨与氮氧化物的反应速率远远大于氨与氧气反应的速度，控制温度就能够选择进行何种反应。在反应时的主要条件为：燃料比例为1.1-1.2，但是不能超过1.4；反应的温度控制在260-300摄氏度，在满足工艺条件的情况下就能有效地处理尾气。
2、非选择性催化还原法
上一种使用氨气作为还原剂来处理浓硝酸生产产生的尾气，由于对于温度的要求比较高，在实际操作中有所局限，因此可以温度要求不那么高的非选择性催化还原法，既利用天然气和氢气做还原剂来处理氮氧化物。
反应的主要化学式为：
2NO2+4H2=N2+4H2O+Q
2NO+2H2=N2+2H2O+Q
CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2O+Q（该反应为脱色反应）
CH4+2O2=CO2+H2O+Q（该反应为燃烧反应）
反应的过程具体为先将燃料进行燃烧并将尾气加热到大约400摄氏度，这个时候，其中的氮氧化物与燃烧发生反应，氧气也发生反应，此时的反应器的出口温度大约为670摄氏度。这个过程中使用的催化剂常用一些贵金属，如钯、铂等，其中钯的含量一般为0.1%-0.5%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在反正过程中主要使用的天然气、氢气、一氧化碳等可燃气体来进行氧化还原。反应进行的主要条件为：钯含量0.1%-0.5%；甲烷的转化率要在百分之九十五以上；操作室的压力大约为0.5-0.7MPa；燃烧室入口的气体浓度为氧气2%-2.2%，氢气1%-1.4%，甲烷约0.8%。
3、低温吸收配氨催化还原法
目前的化工厂中的硝酸工艺基本都是按照以前的标准制定的，产生的尾气已经满足不了现阶段的排放标准，而更新工艺就需要更换一整套的流水线，对于大多数工厂来说负担过大，因此就需要在原有尾气处理基础上再进行二次处理。常用的方法为在已有的处理流程中的原酸吸收塔处理之后再增加一个低温酸的吸收塔，对达不到标准的尾气进行二次处理。
反应的主要化学式为：
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO（该反应为吸收反应）
4NO+4NH3+O2=4N2+H2O
6NO2+8NH3=7N2+12H2O
在反应过程中的氨气与二氧化氮的比例尽量控制在1.1-1.3，经过科学地测量，经过二次处理后的尾气中的氮氧化物的浓度低于300mg/Nm3，满足最新的国家的排放规定，能够排放。而经过新增加的低温酸吸收塔处理之后，尾气中酸的吸收率大约能够增长2.5个百分点，吸收率达到99%左右，要是每年产出150kt硝酸，那么在新增加的低温酸吸收塔投入使用后每年能够增加3750t产量。
4、碱吸收催化还原法
在处理硝酸生产过程中产生的尾气中的氮氧化物时常使用碱吸收法，生成亚硝酸钠和硝酸钠。
反应的主要化学式为：
NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2
2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2 + CO2
该法因吸收率不高，排出的氮氧化物的浓度大于300mg/Nm3国家的排放规定，不能直接排放，需要再使用氨还原法进行二次处理，使氮氧化物的浓度低于300mg/Nm3再排放。
该法因能生产出亚硝酸钠和硝酸钠产品，有一定的经济效益。在实际操作中，若硝酸生产能力为50kt/a，那么在采用碱吸收法处理氮氧化物时可以同时产出大约2000t/a的亚硝酸钠和硝酸钠，作为副产品出售，降低处理硝酸生产过程中产生的尾气中的氮氧化物的费用。
5、N2O的减排
硝酸生产的尾气中有大量的N2O排放，虽然我国未对该气体进行考核，但N2O属于温室气体，同一体积产生的温室效应为CO2的300多倍，所以硝酸生产企业应自行进行减排，发展低碳经济。目前国内N2O的减排技术主要为催化剂分解法，即将含有N2O的气体通过换热器加热到反应所需温度，在催化剂的作用下放热分解生成N2、O2和少量水蒸汽，直接排放，减排率达90%以上，催化分解反应为：2N2O→2N2+O2
二、硝酸废水治理技术应用的分析
硝酸废水包括稀硝酸和浓硝酸生产过程中所产生的酸性水，这部分水浓度低（2~20%）产出量大，光靠碱中和根本达不到环保排放要求，而且造成物料的浪费，增加生产成本，为此，酸性水的回收技术解决了企业的环保效益问题。
1.软水工序树脂再生
近年来，我国对多种酸性水回收和利用采取先进技术处理，取得了一定的成果。其中利用软水树脂再生等技术在国内应用最早。在实际的应用中，利用含硝酸的镁尾水代替稀盐酸来软化水工序的离子交换树脂再生，镁尾水来自浓硝酸生产排放的酸性废水，硝酸含量为2~5%。这个应用使得再生时间增加到原来的两倍左右，大概180min。由于硝酸具有氧化性，再生操作的过程中，要及时对镁尾水进行浓度稀释，并且控制好再生液的流速、流量，防止镁尾水等酸性物质对树脂的伤害。再生时只要控制好对再生剂的质量、时间、分量的把握，整个操作过程方便简单。
2.生产硝铵产品
目前国内大部分稀硝酸装置生产出的产品酸都为50~65%浓度的硝酸，而硝铵生产用酸为40~42%的浓度，在生产中，可采用浓硝酸生产的镁尾水（2~5%）和塔尾水（20%）与产品酸配制来生产硝铵，这样不仅回收了生产过程中排放的废水、废酸，又减少了脱盐水的用量。但为了保证硝铵的产品质量，镁尾水和塔尾水的铁离子和镁离子含量一定要严格监控，不能超标，否则硝铵生产过程中就会出“黄料”或不结晶。
3.做为吸收剂代替脱盐水加入吸收塔生产硝酸
具体的实施过程是将镁尾水引入稀硝酸装置的吸收塔顶部，作为吸收剂与氮氧化物反应生成硝酸，既回收了生产过程中排放的废水、废酸，又增加了硝酸产量。在生产过程中，要严格监控镁尾水铁离子和镁离子含量，避免影响到下游产品硝铵的质量。严格监控镁尾水中氯离子的含量，氯离子会对吸收塔塔板造成严重的危害。在日常的实施操作技术中，要时刻关注吸收塔内的差压变化，防止镁堵塞塔板。镁尾水硝酸浓度要控制在5%以下，浓度过高会造成吸收效率低，尾气排放超标。
4.镁尾水提浓技术
对于没有硝铵生产装置的企业，可增加酸性水回收装置，利用蒸发器气相热量作为热源对镁尾水进行提浓。镁尾水提浓到30%浓度后，可进入到60%左右的原料酸中生产浓硝酸，虽然生产的汽耗增加了，但从回收的硝酸、节省的中和碱和环保方面相比还是有效益的。
三、结束语
近年来，国家加大了对环境的保护力度，废气废水的排放指标越来越严，企业要生存，必须在硝酸废水和废气的处理过程中引起了高度重视。硝酸作为化工业中重要的产品之一，是我国主要的化工产物，近年来的硝酸的产量也越来越高，但是随之而来的就是生产过程中废气废水的排放也越来越多，对于大气的污染也越来越严重，因此对于废气废水的处理十分重要，本文对国内主要的几种处理方法进行了介绍，生产企业要不断地进行实践和总结，在具体的操作过程中积累经验，根据自己的需要选择合适的环保处理装置，降低处理成本，达到排放标准，最终实现环境效益和经济效益双赢，保证企业的稳定持续发展。
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论文作者:朱兵宾
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/31
标签：硝酸论文; 废水论文; 尾气论文; 废气论文; 氧化物论文; 过程中论文; 浓度论文; 《基层建设》2017年第31期论文;