液体吸收法处理氮氧废气简介

１、水吸收法

NO2 能溶于水，生成硝酸和亚硝酸，亚硝酸在通常情况下很不稳定，很快发生分解，放出一氧化氮和二氧化氮，其化学反应式如下：

2NO2 + H2O → HNO2 + HNO3

2HNO2 → 2NO + H2O + NO2

2NO + O2 → 2NO2

由于反应是放热反应，而温度的升高会影响物理吸收和化学反应的进行，所以在采用水吸收时，应考虑反应热的转移。从上述反应式也可看出，水对NOX吸收效率的高低，主要取决于NOX中NO2 所占比例的多少。但NO氧化为NO2 的过程是较缓慢的，而燃烧后的烟气中大约有90％～95％的NOX仍然以NO形式存在，效率再高的吸收塔对NOX的吸收效率也很难超过50％，或者说很难将吸收塔出口的NOｘ浓度降低到10～4以下。为提高水对NOX的吸收能力，可采用增加压力、降低温度、补充氧气（空气）的办法，通常采用的操作压力为0.7～１MPa，温度为10 ℃～20 ℃，此法可使脱氮效率提高到70％以上。

２、酸吸收法

常用酸吸收剂为浓硫酸和稀硝酸，用浓硫酸吸收NOX时生成亚硝基硫酸，其反应式如下：

NO2 + NO + 2H2SO4（浓）→ 2NOHSO4 + H2O

采用稀硝酸吸收NOX是因为NOX中的ＮＯ在稀硝酸中的溶解度比在水中大得多。由于吸收为物理过程，所以低温高压将有利于吸收。随着硝酸浓度的增加，其吸收效率显著提高，考虑工业应用的需要，实际操作中所用的硝酸浓度一般控制在15％～30％的范围内，稀硝酸吸收NOX的效率除了与本身的浓度有关外，还与吸收温度和压力有关，实际操作中的温度一般控制在10℃～20℃，压力为常压。稀硝酸吸收时采用的吸收液是“漂白硝酸”，即脱除了NOX以后的硝酸。从硝酸吸收塔出来的含NOX尾气由尾气吸收塔下部进入，与吸收液逆流接触，完成物理吸收。经过净化的尾气进入尾气透平，回收能量后排空。吸收了NOX后的硝酸经加热器加热后进入漂白塔，利用二次空气进行漂白，再经冷却器降温到20℃，循环使用。吹出的NOX则进入硝酸吸收塔进行吸收。

近年来，美国提出一种催化吸收法，即用硝酸在装满起催化作用的填料的填料塔中吸收NOX 流程:尾气进入催化吸收塔中，与来自解吸塔并经冷却后的漂白硝酸在起催化作用的填料上逆流接触，发生如下反应而将 NOX 回收为HNO3

2NOX + H2O + (2.5 - x) O2 = 2HNO3

此外，尚有部分未完全氧化固定的氮氧化物（NO、NO2、 N2O4、HNO2等）溶于吸收酸中，使漂白酸变成了非漂白酸。因此，吸收酸需在解吸塔中用部分净化后的尾气解吸出溶解的NOX，使之重新成为漂白酸。解吸后返回吸收塔。来自解吸塔的漂白酸部分作为回收酸，部分送催化吸收塔作吸收液。

在漂白硝酸吸收段上部设置的水洗段主要用来防止因漂白硝酸吸收段硝酸分压太高而引起的硝酸损失。据 道，催化剂是由硅胶、硅酸钠、粘土等的混合物灼烧制成。

此法不仅适用于硝酸尾气处理，也适用于含3％ NOX的硝化反应气体和其他任何NOX废气的处理。可以在常压下回收NOX为硝酸。

3、碱性溶液吸收法

常用的碱性溶液吸收剂有NaOH、KOH、Na2CO3、NH3·Ｈ2O（氨水）等，其中，氨的吸收效率最高。为进一步提高对NOX的吸收效率，可采用氨、碱溶液两级吸收，由于这一工艺中没有使用催化剂，因此它也属于选择性无催化还原脱氮工艺

首先是氨与NOX和水蒸气进行完全气相反应，生成硝酸铵和亚硝酸铵白烟雾，其反应式如下：

2NH3 ＋ 2NO2 ＋ H2O → NH4NO3 ＋ NH4NO3

然后用碱性溶液进一步吸收未反应的NOX 生成硝酸盐和亚硝酸盐，NH4NO3、 NH4NO3也将溶解于碱性溶液之中。吸收液经多次循环，碱液耗尽之后，将含有硝酸盐和亚硝酸盐的溶液浓缩结晶作肥料使用。

使用氨-碱溶液吸收NOX的效率可达80％左右。硝酸工厂中常用碳酸钠溶液吸收NOX获得NaNO２，但溶液的吸收效率不如NaOH高。这除了跟它们自身的反应活性有关外，还与Na2CO3和NOX 反应时放出CO2气体有关，反应放出的CO2会影响NOX的溶解，从而影响脱NOX效率。

4、氧化吸收法

NO除生成络合物外，无论在水中或碱液中都几乎不被吸收，如前所述，为了有效地吸收NOX，需将尾气中的NO氧化到NO2／NO ＝１～１-３。在低浓度下，NO的氧化速度是非常缓慢的，因此NO的氧化速度成为吸收法脱除NOX总速度的决定因素。为了加速NO的氧化，可以采用催化氧化和氧化剂直接氧化。而氧化剂有气相氧化剂和液相氧化剂两种。

气相氧化剂有O２、O３、Cl２ 和ClO2 等；液相氧化剂 HNO3、NaClO3、NaClO、H2O2、K2Cr2O7、Na2CrO4等的水溶液。此外，还有利用紫外线氧化的。

NO的氧化常与碱液吸收法配合使用，即用催化氧化或氧化剂提高尾气的氧化度后用碱液回收NOX。它的实际应用取决于氧化剂的成本,硝酸氧化时成本较低，国内硝酸氧化—碱液吸收流程已用于工业生产。

硝酸氧化—碱液吸收法就是首先用浓硝酸将NO氧化成NO2，使尾气中NOX的氧化度大于或等于50％，再利用碱液吸收。主要化学反应如下：

NO ＋ 2HNO3 ＝ 3NO2 ＋ H2O

2NO2 ＋ Na2CO3 ＝ NaNO3 ＋ NaNO2 ＋ CO2

NO2 ＋ NO ＋ Na2CO3 ＝ 2NaNO2 ＋ CO2

硝酸尾气进入氧化塔与漂白浓硝酸逆流接触，发生氧化反应。氧化后的NOX经分离器后进入碱吸收塔，吸收反应结束后，排入大气。

5、液相还原吸收法

这是一种用液相还原剂将NOX还原为N2 的方式，即湿式分解法。常用的还原剂有亚硫酸盐、硫化物、硫代硫酸盐、尿素水溶液等，下面简单介绍硫代硫酸钠法。

硫代硫酸钠在碱性溶液中是较强的还原剂，可将NO2 还原为N2，适于净化氧化度较高的含NOX的尾气。主要化学反应是：

2NO2 ＋ Na2S2O3 ＋ 2NaOH ＝ N2 ＋ 2Na2SO4 ＋ H2O

含NOX的废气进入吸收塔，与吸收液逆流接触，发生还原反应，净化后直接排空。

6、络合液的吸收法

该法主要是利用液相络合剂直接与NO发生络合反应，因此非常适用于主要含NO的NOX尾气。该法目前还处在试验研究阶段，有些问题如NO的回收等仍需进一步研究。目前研究的络合剂有 FeSO4、Fe（Ⅱ）、EDTA及Fe（Ⅱ）、EDTA Na2SO3等。

总之，如前所述，许多工业废气中NOX的氧化度较低，使用某种单一的吸收剂净化NOX废气的效果不够理想。工业上，常用两种或两种以上的吸收剂对NOX废气进行多级吸收，以达到资源的综合利用和达标排放的目的。