一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備的方法；將金屬鐵片或鐵屑和去離子水加入到反應(yīng)釜中，向釜內(nèi)通入氧氣，直到排氣口流出氣體氧的質(zhì)量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；將質(zhì)量濃度為5～65%的硝酸溶液分批次加入釜內(nèi)，同時(shí)通入氧氣；金屬鐵和硝酸的摩爾比為1：3.1-4.5；溶鐵反應(yīng)溫度在30-100℃；保持0.1～1.0Mpa壓力，后期，溫度在50-150℃，反應(yīng)結(jié)束后，打開排氣閥，尾氣經(jīng)過水洗罐水洗后進(jìn)吸收管監(jiān)測(cè)二氧化氮含量；該方法是在臨氧條件下把硝酸產(chǎn)生的一氧化氮轉(zhuǎn)化為硝酸，繼續(xù)參加金屬的氧化浸出反應(yīng)過程，尾氣排放中加水洗過程，控制氮氧化物排放滿足環(huán)保要求，水洗水可以用來回用。
【專利說明】一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料制備領(lǐng)域，尤其是一種工業(yè)用硝酸鐵溶液的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]催化劑制備過程中常用到硝酸鹽，比如氧化脫氫過程中用到硝酸鐵，溶鐵制備過程中硝酸與金屬鐵反應(yīng)產(chǎn)生氮氧化物，眾所周知，氮氧化物對(duì)環(huán)境和人體造成很大危害，因此，環(huán)境排放標(biāo)準(zhǔn)要求氮氧化物控制在200mg/m3以下，常規(guī)氮氧化物治理技術(shù)使用的是尿素吸收技術(shù)，但是這種技術(shù)已經(jīng)無法滿足目前環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，因此需要尋求新的方法對(duì)溶鐵產(chǎn)生的氮氧化物嚴(yán)格控制。
[0003]氮氧化物治理與循環(huán)利用已有報(bào)道，其中專利號(hào)為CN101029357A中公開了 “黃金冶煉過程中氮氧化物治理與循環(huán)利用的方法”，該方法僅涉及黃金冶煉雜質(zhì)的處理，且處理尾氣經(jīng)過20%氫氧化鈉洗滌液處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明涉及硝酸鹽的制備，尾氣僅通過水洗過程就能達(dá)到排放要求，且該洗滌水循環(huán)到硝酸稀釋過程，不需進(jìn)一步治理。
[0004]本發(fā)明提出了一種綠色環(huán)保型的硝酸鐵制備方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，本方法可以直接減少或避免氮氧化物排放，同時(shí)降低原料硝酸消耗；而且反應(yīng)無需高溫高壓，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資小，容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景，能夠廣泛應(yīng)用于硝酸鐵溶液制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0006]本發(fā)明的所述的一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)將金屬鐵片或鐵屑和去離子水加入到反應(yīng)釜中，封閉釜蓋，打開反應(yīng)釜的供氧閥，向釜內(nèi)通入氧氣，用氧氣置換釜內(nèi)空氣，直到排氣口流出氣體氧的質(zhì)量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；
[0008](2)將質(zhì)量濃度為5?65%的硝酸溶液用加料斗向釜內(nèi)逐步分批次加入釜內(nèi)，加入硝酸的同時(shí)向釜內(nèi)通入氧氣；金屬鐵和硝酸的摩爾比為1:3.1-4.5 ；
[0009](3)溶鐵反應(yīng)溫度控制在30_100°C ；
[0010](4)硝酸全部加入后保持0.1?1.0Mpa壓力，溶鐵過程后期，溫度控制在50-150°C，反應(yīng)徹底結(jié)束后，打開排氣閥，尾氣經(jīng)過水洗罐水洗后進(jìn)吸收管監(jiān)測(cè)二氧化氮含量。
[0011]所述金屬鐵及硝酸的摩爾比優(yōu)選1:3.1-3.3。
[0012]所述采用密閉壓力容器作為反應(yīng)場(chǎng)所，其工作壓力由氧氣提供，優(yōu)選0.2-0.5Mpa。
[0013]所述硝酸溶液濃度優(yōu)選10-30%。
[0014]所述溶鐵反應(yīng)溫度為30_50°C。
[0015]所述硝酸與鐵反應(yīng)后期，溫度控制在70-100°C。
[0016]本發(fā)明的原理:
[0017]硝酸和鐵的化學(xué)反應(yīng)可用反應(yīng)方程式描述如下:
[0018]Fe+4HN03 — Fe (NO3) 3+N0+2H20(I)
[0019]在密閉壓力容器內(nèi)通入氧氣后，硝酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生的一氧化氮發(fā)生反應(yīng)，描述如下:
[0020]N0+l/202 —NO2(2)
[0021]由于反應(yīng)在密閉壓力容器內(nèi)進(jìn)行，二氧化氮生成后與水接觸發(fā)生反應(yīng)，描述如下:
[0022]2N02+H20 — HN02+HN03(3)
[0023]其后，又發(fā)生如下反應(yīng):
[0024]3HN02 — 2N0+HN03+H20(4)
[0025]反應(yīng)步驟(4)產(chǎn)生的NO又發(fā)生反應(yīng)(2)，依次循環(huán)反應(yīng)逐步將NO轉(zhuǎn)化殆盡。
[0026]密閉臨氧條件下，硝酸與鐵反應(yīng)總的方程式為:
[0027]Fe+0.7 502+3HN03 — Fe (NO3) 3+1.5Η20
[0028]原位回收氮氧化物過程中，體系存在一定量亞硝酸，需要系統(tǒng)提溫促使亞硝酸分解繼而產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。
[0029]反應(yīng)結(jié)束后，尾氣排放之前通過水洗過程，水洗水回用稀釋硝酸，該方法真正實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保制備硝酸鐵。

【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]將75克鐵片或鐵屑和500g去離子水同時(shí)放入反應(yīng)釜；封密反應(yīng)釜,用氧氣置換釜內(nèi)空氣；直到排氣口流出氣體氧的含量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；通過加料斗分批次將400ml的54%的硝酸加入反應(yīng)釜，間歇地通入氧氣，并保持釜內(nèi)壓力為0.3Mpa，反應(yīng)過程通冷凝水，保持反應(yīng)溫度為30-40°C，反應(yīng)后期，提高釜內(nèi)溫度至80°C，促使亞硝酸分解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。待容器溫度降至室溫，打開反應(yīng)釜排料閥，利用容器內(nèi)氧氣壓力將反應(yīng)完畢的液體排出，得到硝酸鹽溶液。監(jiān)測(cè)尾氣NO2含量為 77.6mg/m3。
[0032]實(shí)施例2
[0033]將75克鐵片或鐵屑和500g去離子水同時(shí)放入反應(yīng)釜；封密反應(yīng)釜,用氧氣置換釜內(nèi)空氣，直到排氣口流出氣體氧的含量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；通過加料斗分批次將380ml的54%的硝酸加入反應(yīng)釜，持續(xù)通入氧氣，并保持釜內(nèi)壓力為0.4Mpa，反應(yīng)過程通冷凝水，保持反應(yīng)溫度為40-50°C，反應(yīng)后期，提高釜內(nèi)溫度至90°C，促使亞硝酸分解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。待容器溫度降至室溫，打開反應(yīng)釜排料閥，利用容器內(nèi)氧氣壓力將反應(yīng)完畢的液體排出，得到硝酸鹽溶液。監(jiān)測(cè)尾氣NO2含量為58.36mg/m3。
[0034]實(shí)施例3
[0035]將75克鐵片或鐵屑和500g去離子水同時(shí)放入反應(yīng)釜；封密反應(yīng)釜,用氧氣置換釜內(nèi)空氣；直到排氣口流出氣體氧的含量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；通過加料斗分批次將450ml的54%的硝酸加入反應(yīng)釜，持續(xù)通入氧氣，并保持釜內(nèi)壓力為0.5Mpa，反應(yīng)過程通冷凝水，保持反應(yīng)溫度為30-40°C，反應(yīng)后期，提高釜內(nèi)溫度至100°C，促使亞硝酸分解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。待容器溫度降至室溫，打開反應(yīng)釜排料閥，利用容器內(nèi)氧氣壓力將反應(yīng)完畢的液體排出，得到硝酸鹽溶液。監(jiān)測(cè)尾氣NO2含量為96.8mg/m3。
[0036]實(shí)施例4
[0037]將75克鐵片或鐵屑500g去離子水同時(shí)放入反應(yīng)釜；封密反應(yīng)釜，用氧氣置換釜內(nèi)空氣；直到排氣口流出氣體氧的含量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；通過加料斗分批次將480ml的54%的硝酸加入反應(yīng)釜，間歇地通入氧氣，并保持釜內(nèi)壓力為0.4Mpa，反應(yīng)過程通冷凝水，保持反應(yīng)溫度為30-40°C，反應(yīng)后期，提高釜內(nèi)溫度至90°C，促使亞硝酸分解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。待容器溫度降至室溫，打開反應(yīng)釜排料閥，利用容器內(nèi)氧氣壓力將反應(yīng)完畢的液體排出，得到硝酸鹽溶液。監(jiān)測(cè)尾氣NO2含量為64.7mg/m30
[0038]實(shí)施例5
[0039]將75克鐵片或鐵屑500g去離子水同時(shí)放入反應(yīng)釜；封密反應(yīng)釜，用氧氣置換釜內(nèi)空氣；直到排氣口流出氣體氧的含量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥；通過加料斗分批次將510ml的54%的硝酸加入反應(yīng)釜，持續(xù)通入氧氣，并保持釜內(nèi)壓力為0.4Mpa，反應(yīng)過程通冷凝水，保持反應(yīng)溫度為30-40°C，反應(yīng)后期，提高釜內(nèi)溫度至90°C，促使亞硝酸分解產(chǎn)生一氧化氮，一氧化氮繼續(xù)和氧氣反應(yīng)最終生成硝酸。待容器溫度降至室溫，打開反應(yīng)釜排料閥，利用容器內(nèi)氧氣壓力將反應(yīng)完畢的液體排出，得到硝酸鹽溶液。監(jiān)測(cè)尾氣NO2含量為64.7mg/m30
【權(quán)利要求】
1.一種低NOx排放的硝酸鐵溶液制備的方法，其特征是: (1)將金屬鐵片或鐵屑和去離子水加入到反應(yīng)釜中，封閉釜蓋，打開反應(yīng)釜的供氧閥，向釜內(nèi)通入氧氣，用氧氣置換釜內(nèi)空氣，直到排氣口流出氣體氧的質(zhì)量達(dá)99.9%時(shí)，關(guān)閉供氧閥及排氣閥； (2)將質(zhì)量濃度為5?65%的硝酸溶液用加料斗向釜內(nèi)逐步分批次加入釜內(nèi)，加入硝酸的同時(shí)向釜內(nèi)通入氧氣；金屬鐵和硝酸的摩爾比為1:3.1-4.5 ； (3)溶鐵反應(yīng)溫度控制在30-100°C； (4)硝酸全部加入后保持0.1?1.0Mpa壓力，溶鐵過程后期，溫度控制在50-150°C，反應(yīng)徹底結(jié)束后，打開排氣閥，尾氣經(jīng)過水洗罐水洗后進(jìn)吸收管監(jiān)測(cè)二氧化氮含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，其特征是:金屬鐵及硝酸的摩爾比為1:3.2-3.5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，其特征是:所述溶鐵反應(yīng)溫度為30-50°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，其特征是:采用密閉壓力容器作為反應(yīng)場(chǎng)所，其工作壓力為0.2-0.5Mpa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，其特征是:所述溶鐵過程中硝酸溶液質(zhì)量濃度為10-30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低NOx排放的硝酸鐵溶液制備方法，其特征是:硝酸與鐵反應(yīng)后期，溫度控制在70-100°C。
【文檔編號(hào)】C01G49/00GK104341008SQ201310334110
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月2日
【發(fā)明者】張玉東, 宋立紅, 劉楊, 王英偉, 李波, 孫振英, 王中平, 楊桂香 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司