1万吨/天硝基甲烷废气处理工艺设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

硝基甲烷是无色油状液体，略有讨厌的刺激气味，能与醇、醚、四氯化碳、二甲基甲酰胺等有机溶剂混溶，能溶解染料、油脂、蜡、纤维素衍生物、树脂等，但不与烷烃、环烷烃相混合。硝基甲烷可用于有机合成农药氯化苦、硝基醇等，也可制取炸药、火箭燃料、医药、染料、杀虫剂和汽油添加剂等，亦可作为有机溶剂。

硝基甲烷属于危险化学品，易制爆，根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制，也可引起中枢神经系统、肝、肾损害，亦可引起高铁血红蛋白血症。人体吸入高浓度硝基甲烷蒸气出现头晕、四肢无力、呼吸困难、紫绀、意识丧失等症状。

工业上，硝基甲烷的制备主要有甲烷的气相硝化法及亚硝酸盐置换法两种工艺路线。甲烷的气相硝化法在具有天然气或富甲烷气资源地区，是生产硝基甲烷优先选择的方法。具体流程为：将一定量的亚硝酸钠和碳酸钠投入到带搅拌的敞口溶解釜中，加入一定量生产过程中的回水，将亚硝酸钠和碳酸钠充分溶解，溶解好的溶液用真空泵抽到硝化岗位的硝化釜中备用。需要注意的是，在抽料的过程中不能将料抽完，必须保证抽料管管口淹于料液以下，形成水封，以防止在硝化过程中产生的有毒气体通过此管道溢出而引起工作人员的中毒。备好的物料控制一定温度后，缓慢滴加硫酸二甲酯，控制好反应的温度。反应结束后，加热蒸馏硝基甲烷气体和水蒸汽一起通过冷凝器进行热交换后冷凝成液体，冷凝液在分离器中进行分离，水相回到贮槽中作配料用水，油相得到的是硝基甲烷粗品，放到硝基甲烷粗品贮槽中。硝化釜中的副产物硫酸钠通过离心过滤得硫酸钠副产品，滤液可以套用于生产系统。将来自粗品贮槽中的硝基甲烷打到精馏釜，控制一定的精馏温度，将硝基甲烷气体经冷凝器冷凝后送到成品贮槽进行灌装。

2. 研究的基本内容与方案

本项目为设计处理1万吨硝基甲烷制备过程中产生的废气的工艺流程，通过工艺设计各建筑物和构筑物的尺寸和场地布局。 本设计的基本内容主要有四个方面： （1）根据硝基甲烷制备过程中产生的废气特征及国内外采用的相应污染物的处理技术，择优选取合理的处理工艺； （2）针对各种污染物的处理工艺设计综合工艺流程； （3）根据工艺流程设计计算相应构筑物和建筑物的尺寸及布局，并满足项目对废气处理的设计要求； （4）对项目建设进行经济预算，并考虑设计中可能产生的不足之处提出合理的建议。 硝基甲烷在生产时产生的废气主要含有co2、nox 和ch3ono，其它物质 (ch3)2so4、ch3no2、ch3oh、no含量很低。处理nox和ch3ono通常有氨-碱溶液两级吸法、碱溶液吸收-催化转化法和三级碱液吸收法，本项目拟采用氨-碱溶液两级吸法，即采用naoh、koh、na2co3、nh3·h2o等碱性溶液作为吸收剂对nox进行化学吸收。其中氨（nh3·h2o）的吸收率最高。为进一步提高对nox的吸收效率，采用氨-碱溶液两级吸收法。首先氨通过文丘里管与nox和水蒸气进行完全其气相反应，生成硝酸铵和亚硝酸铵白烟雾；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、nh4no2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，可作肥料使用。该法可在文丘里管处同时通入o3，可将no进一步转化为no2而提高nox去除率。主要反应如下： nox去除机理： 3no o3= 3no2 2nh4oh no no2=nh3no2 h2o 2nh4oh no2=nh3no3 nh3no2 h2o na2co3 no no2=2nano2 co2 na2co3 no2=nano3 nano2 co2 亚硝酸甲酯和硝基甲烷去除机理： 2ch3ono na2 co3= (ch3)2 co3 2nano2 2ch3 no2 na2 co3= (ch3)2 co3 2nano2 处理工艺流程为：

氨-碱溶液两级吸收法具有能耗较少，占地小，工艺简单，投资小，回收率高等特点，但是处理效果较差。

处理后的废气采用吸收法处理有害气体，使用氢氧化钠溶液作为吸收剂，在吸收塔内发生的化学反应为：

3. 研究计划与安排

第4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，完成英文翻译。

第5－6周：查阅并收集与论文相关的资料，确定方案，完成开题报告。

第7－12周：完成设计，完成毕业论文初稿。

4. 参考文献（12篇以上）

【1】魏文德.有机化工原料大全[m].化学工业出版社，1990.

【2】高大彬.硝基甲烷的制备研究[j].辽宁化工，1996,(5):40-42.

【3】valentinagogulancea,vasilelavric.amathematicalmodelingstudyforthefluegasremovalofso2andnoxusinghighenergyelectronbeams[j].plasmachemistryandplasmaprocessing,2015,35(1):259-277.