樓新偉, 劉 偉
(浙江埃森化學有限公司,浙江 金華 321042)
農藥殺蟲劑殺螟硫磷的結構式為:
其可以通過亞硝化、氧化、縮合等步驟制備[1],其中間體對硝基間甲基苯酚,是由間甲酚為原料與亞硝酸鈉和硝酸反應制備得到。其反應方程式如下。
在兩步反應中,均有黃煙產生。亞硝化反應的黃煙主要來源于亞硝酸鈉與硝酸反應生成亞硝酸,亞硝酸不穩定分解產生一氧化氮和二氧化氮;氧化反應的黃煙主要是硝酸氧化對酚上的亞硝基時,硝酸被還原成亞硝酸,然后分解產生一氧化氮和二氧化氮。合并兩步反應,其反應方程式為:
為了避免黃煙排放并回收利用,本文設計了將氮氧化物循環氧化和吸收的方案,其依據的反應原理如下:
(1)常溫下二氧化氮和空氣反應用水吸收成硝酸
(2)常溫下一氧化氮與氧氣反應生成二氧化氮
(3)常溫下一氧化氮與氧氣和水反應生成硝酸
可能發生的副反應有:
(4)硝酸在高溫下分解
(5)超過150℃時二氧化氮發生分解
(6)亞硝化反應時亞硝酸自身分解
一氧化氮排放量每天985 kg,最大處理量:160 kg/h。
表1 氣體成分、物化性質及安全要求
一氧化氮最大排放量 為160 kg/h,常溫下,尾氣風量為
考慮余量,工程計算時設計風量取QNO設計=150 m3/h。
從反應原理中可得出:
(1)采用水吸收工藝,能夠使水和 NO2化合,吸收成硝酸,但需要及時排除反應放出的熱量。
(2)在水與NO2生成硝酸的同時會產生NO。
(3)NO 與 O2反應生成 NO2,氧氣補充量是氮氧化物能不能充分吸收的關鍵因素,也是能不能消除黃煙的關鍵因素。
以空氣為氧源,其反應方程(7)如下:
則其氧氣用量為
空氣中氧氣含量20%,因此最小補風量為
考慮到還有式(6)分解的情況,根據經驗數據取1.6倍的系數,因此設計空氣補風量為Q空氣設計=750 m3/h×1.6=1200 m3/h。
(1)結合殺螟硫磷反應方程式,對氮氧化物產生的途徑進行了推理,主要是兩個途徑:①氧化反應時釋放出的一氧化氮和二氧化氮;②亞硝化時亞硝酸鈉與硝酸反應生成亞硝酸,其分解產生的一氧化氮和二氧化氮。
(2)消除黃煙不僅是取決于氮氧化物能否充分吸收,而且取決于氧氣補充量是不是充分足夠。氧氣補充量是氮氧化物能不能充分吸收的關鍵因素,也是能不能消除黃煙的關鍵因素。
(3)以一氧化氮排放量為基準,對所需補風量進行了計算,最小補風量為750 m3/h,考慮到還有式(6)分解的情況,根據經驗數據取1.6倍的系數,因此設計空氣補風量為1200 m3/h。