金属热处理氮化炉尾气治理工艺

金属热处理氮化炉尾气处理工艺的选择

金属氮化处理是指一种在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。经氮化处理的制品具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。目前国内金属氮化主要工艺采取氮化炉。将氨气通入氮化炉，高温缺氧的情况下氨气分解成氮气和氢气，氢气直接排出，氮深入待处理的金属。氨气的分解率一般在15%-30%之间，大量的未被利用的氨气直接排出，氨气是具有强烈的刺激性气味的无色气体，属于低毒类，主要对上呼吸道有刺激和腐蚀作用。当氨气浓度达到1750mg/m3可危及生命。即造成了大量的浪费，又污染了环境，给人们的生产生活带来巨大的危害。

传统与氮化炉配套的空气处理工艺为燃烧法。许多氮化炉厂商销售氮化炉时，为了解决客户氨气污染的后顾之忧，采取了直接燃烧法去除氨气。该工艺为在燃烧腔体内设置一个燃烧环，燃烧环像煤气灶一样一根管接液化石油气，当有氨气产生时(氮化炉工作时)，该燃烧环自动点火，液化气和空气中的氧气结合，充分燃烧。氨气经由燃烧环中间部分，和火焰及氧气接触，高温氧化，以处理氨气。且不说这种方法既解决不了氨气的浪费问题，也解决不了氨气燃烧产生的二次污染，会产生一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳等气态污染物。请看下列方程式：

NH3+C X H X +O2 NO+H2O+CO2

NO+O2 NO2

在此过程中，若燃烧充分，氨气的去除率越高，产生的NO X越多。

众所周知，氮氧化物（NO）对人的血红蛋白亲和比较强，能把氧气从人的血液中挤出来，长时间暴露在氮氧化物之下，当浓度超过1.5mg/m3时，人会致癌。大量的氮氧化物还会引起光化学污染，对生物造成巨大的危害。此外还能造成酸雨、破坏臭氧层。危害高于氨气。国家标准里对氨气的要求远远低于对氮氧化物的要求。

笔者曾经用活性炭吸附氨气。对于低浓度的氨气，将木制活性炭用硫酸改性，的确在短时间内可以起到非常好的效果。然而氮化炉排出的氨气，浓度最高时可达到97%，很短的时间活性炭就会吸附饱和，改性用的硫酸也会反应完全。若废气不经降温，最高温度可达200摄氏度，会大大降低氨气的吸附效果，且高温会引起活性炭自燃，发生设备安全事故，所以用活性炭治理氨气并不合理。

第三种方式是回收利用，将氨气用水吸收，浓氨水经蒸馏塔进入精馏塔分离以后冷凝加压，然后用氨气储罐储存再利用。这种方法是从合成氨工艺演化而来，既能确保氨气最大的利用率，又能杜绝氨气超标排放。然而存在设备投入费用高、运行费用高、不经济、有安全隐患等等诸多问题，笔者从未见此种方式用于氮化炉氨气治理。

以上几种方法都存在自己的问题。笔者推荐以下几种吸收法供参考。

用水吸收氨气。氨气在水中的溶解度为700：1，即一体积的水可以吸收700体积的氨气，氨气溶于水生成氨水，即一水合氨。氨水用途非常广泛，工业上用来做洗涤剂，洗涤羊毛、纺织物，调整酸碱度；军事上用来做碱性消毒剂；农业经稀释可作为化肥等。用水吸收氨气具有资源转化利用，吸收效果好，安全可靠等特点。

由于环保上吸收塔设计不如化工上吸收塔的设计严密，往往环保上塔器处理效率比较低，由于存在氨水浓度控制难得问题，可以采取水吸收和活性炭吸附相结合的办法治理氨气。将水吸收后的氨气再经活性炭吸附，活性炭吸附饱和以后用硫酸溶液解吸。这种工艺往往更能实时达到环保标准。

用硫酸溶液吸收。用硫酸溶液吸收氨气生成硫酸氨，硫酸氨是一种重要的肥料，再吸收氨气，达到环保的同时，副产品可以重新投入使用。然而对于企业而言，购买硫酸是个难题，而且硫酸也是一笔不小的消耗。

参考：北京博纳森环境科技有限公司环控专家