己二酸生产中N2O废气的综合治理探究

凌智丹

220723198702092641，山东华鲁恒升化工股份有限公司，253000

摘要：N2O是典型温室气体之一，在对流层中呈现出化学惰性特征，受太阳辐射影响，可以通过光解反应的方式进行分解，有10％左右成分可以通过活跃原子氧反应的方式进行消耗，导致臭氧层受到直接破坏，对大气环境有非常不利的影响。尤其在当前化工制造领域中，己二酸生产期间受工艺方案影响会产生一定比例的N2O废气，为降低环境危害，需要尝试对N2O废气进行积极的综合治理干预，以确保经过技术方案处理后N2O废气达到合理排放标准。以下即尝试对己二酸生产过程中的N2O废气综合治理方案进行分析与探讨，希望能够引起业内重视，并促进综合治理技术方案的改进与完善。

关键词：己二酸；N2O废气；综合治理

    己二酸作为化工领域常见精细化工品之一，在聚氨酯工业、聚酰胺工业生产中是必不可少的原料。尤其是随着上述工业领域的发展，对聚氨酯以及聚酰胺成分的需求量持续提升，因此己二酸生产工艺方案的改进与完善成为业内人士高度重视的一项课题。当前技术条件支持下，所采用己二酸生产技术方案已经趋于成熟，但装置运行期间会产生一定比例的N2O废气，这部分废气若直接排放至大气环境中，会对大气环境造成严重污染与破坏，如何对所产生N2O废气进行综合治理，以满足排放标准，成为业内人士高度重视的一项课题。

1 传统处理方案

    我们已经充分认识到在己二酸生产过程中所产生并排放N2O废气对生态环境所产生的严重不良影响，且数据显示：己二酸生产会导致大气层中N2O含量上升10％左右，是导致温室效应以及臭氧层减少的主要有害气体之一。近年来，随着各行业领域环保意识的提升，相关人员开始认识到在己二酸生产中直接排放N2O废气对环境的不利影响，并积极采取综合治理技术，对N2O废气进行积极处理，以确保其排放符合相关标准要求。但传统废气综合治理方案存在一系列问题与不足，如焚烧处理技术，该技术利用N2O废气可以在高温条件下分解形成氧气以及氮气的基本原理，通过对N2O废气与燃料气进行充分混合的方式，在有机气体燃烧反应中产生一定NO、氮气以及氧气。虽然其工艺操作方案简单，但焚烧处理过程中对燃料气体供应需求量大，存在能源过度消耗的问题，并且受二氧化碳成分产生因素影响，导致二次排放影响生态环境。更加关键的一点是，在N2O废气焚烧处理期间，焚烧温度偏高，不但对装置设备性能有较高要求，且能耗问题突出，无法与现阶段工业生产节能以及环境保护要求相契合，对新一代综合治理技术方案的开发已经迫在眉睫。

2 综合治理方案

    第一，从催化分解的角度上来说，在对N2O废气进行综合治理过程中，可以尝试利用催化分解的方式达到确切的干预效果。本方法的基本工作原理是：考虑到N2O废气成分在高温（400.0℃以上）条件下可进行催化分解的基本特性，将N2O废气分解形成一定比例的氧气以及氮气。实际操作中宁枸，对反应气体进行热源加热，反应过程中进行放热处理，以达到满意的N2O废气转化率。在实际应用中，含N2O成分的尾气被传输至气液分离罐装置内进行分离处理，此环节中放热反应率高，为避免催化剂使用寿命以及自身活性水平受到影响，N2O废气被空气压缩机装置处理下所传输空气进行稀释处理，达到合理浓度。同时，经预热处理混合气体温度按照180.0~190.0℃标准进行控制，通过与反应器装置出口端热气进行换热的反应的方式，加热至450.0~480.0℃左右。N2O废气经过上述处理后传输至消减反应器装置内，受合理温度压力以及催化剂影响，分解形成一定比例的氧气与氮气，并将换热气体引入消减反应器中，使NOX在催化剂作用下产生一定比例氮气以及H2O。这部分高温气体在经消减反应器处理后传输至蒸汽锅炉装置内，副产低压蒸汽，最后经冷气体换热器处理后达到排放标准。需要注意的一点是，整套反应装置引入特殊金属催化剂，可以确保分解气体以均匀方式通过催化剂床层，使分解效率达到理想状态，并配合热量回收系统的综合应用，充分回收N2O废气分解期间所产生热量，避免装置对外供热源的大量消耗，且可面向装置提供低压蒸汽，降低运行成本。除此以外，整套装置可满足一键式操作要求，启动空气压缩机装置后系统自动执行加热、运行以及冷却等操作指令，提高操作简便性，以保障分解质量的可靠性。

第二，从苯酚生产的角度上来说，我们可以尝试利用N2O作为氧化剂，经苯气相氧化反应对苯酚进行合成处理，以达到合理处理N2O废气的目的。整套技术方案可以将己二酸生产期间所排放N2O废气充分利用起来，制造产生苯酚成分可以进一步通过加氢反应的方式产生环己醇成分，并重新返回生产系统中，形成循环体系，构建己二酸生产的无污染循环网络，不但可节约成本开支，同时环境效益突出，值得推广应用。其化学反应结构如下图（见图1）所示。已有研究中尝试对N

2O废气氧化苯制苯酚技术进行开发与尝试，在催化剂的辅助下通过再生活化反应，提升起火星水平，对苯与N2O废气的副反应进行有效抑制，延长催化剂失活时间，同时达到确切的治理效果。后续研究中需要进一步尝试解决产物苯酚无法自分子筛催化剂表面活性位脱附的问题，以推动此项治理技术的工业化应用与实践。

图1：化学反应结构示意图

3 结束语

    本文尝试围绕己二酸生产中N2O废气的综合治理问题进行研究，首先指出传统焚烧处理方案存在的问题，即不但对装置设备性能有较高要求，且能耗问题突出，无法与现阶段工业生产节能以及环境保护要求相契合。为弥补上述问题，尝试在综合治理中以催化分解以及苯酚生产为切入点，对N2O废气的综合治理技术方案进行改进与完善，以更好的满足废气治理要求，达到确切的工业化应用效果。

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