过程工业尾气封闭循环原理与应用(Ⅱ):绿电制硝酸
2021-10-31朱家骅卢蔚彭玉凤李季
化工学报 2021年10期
朱家骅,卢蔚,彭玉凤,李季
(四川大学化学工程学院,四川成都 610065)
引 言
2021年春节期间北京出现重度大气污染的首要原因是周边过程工业企业“仍在持续生产”,其次才是极端天气条件[1],同期大气环境监测数据证实了此次重污染“区域传输影响占六成”[2],主要成分是与高碳化石能源消费“同根、同源、同过程”的NOx、VOCs等污染物,表明汽车尾气排放明显减少的节日期间污染源显然与工业排放相关。研究显示[3-4],欧盟国家硝酸工业大气污染物排放并不亚于汽车尾气,除通常关注最多的NOx外,还有年排放量达400 kt的N2O。N2O在大气层不仅严重影响O3浓度,而且其温室效应是CO2的310倍。我国硝酸产能2015年已突破2000万吨,超过东欧、西欧和北美,占世界总产能四分之一[5],尽管硝酸尾气污染物排放控制标准不低于美、欧[6-8],但排放总量及区域集中度均不可小视。
化工环保界数十年致力于硝酸尾气NOx治理,对相关气-液和气-固非均相反应体系复杂性积累了充分的认识[9-12]。硝酸尾气NOx是原料氨氧化生成NO经一系列气-液氧化反应/吸收过程生成稀硝酸溶液后的气相残留物,由于该体系气-液相间和相内各组分独特的化学平衡关系[13],即使优化的双加压法硝酸工艺,尾气中仍存在体积分数约0.2%的NOx(NO,NO2,N2O4,N2O3…),目前采用选择性催化还原(SCR)技术以氨为还原剂(NH3/NOx摩尔比不大于1.4)可将90%以上的NOx还原成氮气与水,达到硝酸尾气NOx浓度低于200 mg/m3的排放(特别)限值要求[7,14]。但SCR方法尾气排放残余氨的问题又引起公众顾虑[15]。硝酸尾气中还……
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