废气处理环保要求范文第1篇
目前,化工、冶金、建材等大型工业领域的生产极易对大气造成污染,而我国已将大气污染治理纳入到环境保护中去,成为当前中国环境治理的一项重要内容。化学实验室的废气污染排放虽然无法与大型工业企业相比,但同样存在极大危害,随着国内对环境污染治理的日益重视,环保部门已开始开展解决实验室废气污染问题的工作,对化学实验室废气治理的研究也不断增多,这对保护环境有着十分重要的现实意义。
1.实验室废气污染源分析
(1)化学实验室废气的组成
化学实验室产生的废气主要有两种,即有机气体与无机气体,其对应的具体组成成分如表1所示。从表1可以看出,化学实验室排放的有机气体主要包括甲烷、苯、酚类空气污染物,而无机气体主要包括常见的二氧化硫、一氧化氮、盐酸等污染物。从表1中可知,化学实验室的废气具有成分复杂、分散的特点,而在实际工作过程中排放的各类污染物还具有浓度低且及不持续排放的特点。
(2)化学实验室废气的危害
总体来说,虽然化学实验室的废气排放浓度不高,污染量小,但其最终形成的危害性是不可忽视的,如果把废气中的含硫含氮化合物直接排放到大气中,就会造成酸雨的形成,进而对生态环境造成不同程度的破坏,而废气中的H2S是对人体有直接损害的,吸入过多时会造成人员死亡,因此,必须重视化学实验室的废气处理问题,以减轻对社会造成的影响。
(3)化学实验室废气排放的现状
目前,一般通过管道将化学实验室产生的废气汇集后通过风机排出至室外,或者采用将废气分散的方式进行排放,只有极少数的特殊实验室会对废气进行处理后才排放。总体来说,无论是哪种排放方式,化学实验室的废气大多数未经处理就直接排放至大气中去,这样做产生的后果就是在造成大气污染,同时,也破坏了周边的居住环境。因此,深入研究化学实验室的废气处理方法对打破废气排放现状具有非常重要的现实意义。
2.化学实验室废气处理方法
(1)干法
化学实验室废气处理的方法之一就是干式吸收法,工作原理为采取吸附净化的方法,将气体混合物中的某种成分吸附出来,进而达到废气处理的目的,其中被吸附的物质被称为吸附质,吸附的物质被称为吸附剂。该方法具有设备简单,易于操作的优点,并且能够进行自动控制,从而对废气中的有用组分进行回收。但在使用此方法对化学实验室中的废气进行处理的同时,应注意到以下几点:
①干法适用于处理含量相对较低且成分相对稳定的化学实验室废气,有害物质的含量过高或组成不稳定,就会造成废气处理效果不佳;
②由于干法处理废气对特定废气成分具有针对性,因此在对废气进行处理的过程中应分别设置物化性能不同的特定吸附剂,以达到净化气体的目的;
③为了达到最佳的废气净化效果,要求吸附剂必须具有较强的吸附性能,在废气通过吸附剂的短时间内吸附有害物质;
④在采用干法吸附有害物质的同时,应考虑到废气的流速减慢效应,为了减小固体介质对气流的影响,应适当增加风机功率;
⑤干法的吸附容量有限,因此需人为定期对吸附剂进行更换。在更换的同时,应尽力减轻处理吸附剂所造成的二次污染。
(2)湿法
化学实验室的废气处理方法除了干式吸收法外,还有一种湿式吸收的方法,简称湿法。该方法投入应用的时间较干法更早,其具体的工作原理是利用废气成分在吸收剂中的不同溶解度来分离净化吸收有害组分,其能够很好地处理废气中的含尘有害气体,具有较高的吸收效率及设备简单、调试方便、投资较干法小的优点,广泛应用在废气中的无机气体处理。具体处理过程为通过填料塔、喷雾塔、板式塔或旋转喷雾塔等设备将稀碱液或水进行充分雾化后与废气进行混合,从而实现对废气的吸收净化。
3.化学实验室通风系统设计与应用
(1)项目概况
本项目的通风系统设计与应用场所是某实验综合楼内。该实验楼为高层,主体为1栋4层建筑,共有大小实验室30个,实验室多为大开间,本文取单个化学实验室为设计对象。
(2)通风系统设置
设计的通风系统应具有良好的通风效果,综合考虑类型不同的废气处理分类排放方法,且能够实现自动控制,以设计出高效、环保的通风系统方案。经过反复探讨论证分析,最终设计出的化学实验室通风系统图如图1所示。从图1中可以看出,无机实验室与有机实验室分别布置竖向风道,这是为了有效避免无机废气与有机废气的混合,而同一竖向的所有无机实验室采取共用竖向风道排风的设计,同一竖向的有机实验室通风柜排风同理布置。在废气进入室内后进行高空排放前,应注意将有机废气与通风柜废气进行处理,而化工实验室需补给的新风将通过建筑物外窗自然引入。
(3)有机废气与通风柜废气的处理
从上文中得知,在对化工实验室废气进行排放前,应特别注意对有机废气与通风柜废气的处理,以满足当前的环保要求,达到改善大气空气质量的目的。由于该实验楼内产生的废气组成较复杂,既有有机废气又有无机废气,因此,在对废气进行处理的过程中,应严格按照流程进行处理,无机废气处理的具体流程如图2所示,而有机废气处理的具体流程为有机废气→活性炭净化塔→风机→排放。还应满足科学合理、分类处理与集中排放的原则,因此,在处理酸碱性废气时设置了2个大型淋洗塔,具体如图3所示。
4.结论
本文通过对化学实验室废气的组成、危害及现状进行介绍,得知必须对化学实验室的废气进行处理,而本文在对化学实验室废气的干法及湿法两种处理方法进行研究分析的基础上,遵循科学合理、分类处理与集中排放的原则,对化学实验室的通风系统进行了优化设计及应用,以期改善化学实验室的通风效果及空气质量,并为日后同类型的化学实验室制定废气处理解决方案提供一定的借鉴。
摘要：现阶段,化学实验室产生的废气大多都是未经处理就被排放出去,这种现象极大污染了空气质量,破坏了周边的居住环境,因此,需要对化学实验室废气的处理方法进行研究。本文在对实验室废气污染源进行分析的基础上,介绍了处理化学实验室废气的两种方法,最后提出了化学实验室通风系统的设计与具体应用。
关键词：化学实验室,废气污染,处理方法
参考文献
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废气处理环保要求范文第2篇
1 废气来源
改良西门子法工艺主要以冶金级硅粉和氯化氢为原料, 在高温下合成三氯氢硅, 经过精馏提纯后的三氯氢硅在高温和高纯氢气氛围中, 在还原炉内硅芯上进行气相沉积反应生产棒状多晶硅。该法生产多晶硅的主要工段包括三氯氢硅合成、精馏、还原、尾气回收和氢化等。在此过程中必然会有部分氯硅烷、氯化氢和氢气以废气的形式排出, 同时还包括系统的吹扫气、吸附塔反吹气等。
2 废气的主要处理工艺
根据废气的来源组分及环保要求, 多晶硅生产过程中废气的处理, 实际是对废气中的氯硅烷和氯化氢气体进行有效的去除处理。因此, 只需使处理后的废气符合氯化氢和二氧化硅的大气排放标准即可。目前, 多晶硅生产过程中废气的主要处理方法有水洗法、碱淋洗法和焚烧法, 其中碱洗法根据使用的材料分为氢氧化钠处理法和氢氧化钙处理法。下面将对上述主要方法进行简要描述。
2.1 水洗法
水洗法的主要原理是水与氯硅烷废气在几级串联的淋洗塔内发生水解吸收反应, 喷淋水可以大量吸收废气中含有的氯化氢和氯硅烷水解产生的氯化氢, 经过几级水解吸收处理后的废气达标排放。
2.2 碱洗法
碱洗法的原理与水洗法相似, 常用的碱液主要包括氢氧化钠和氢氧化钙溶液, 碱液与废气中的氯硅烷和氯化氢同样在几级串联的淋洗塔内或是密闭的反应釜内进行水解中和反应, 产生硅酸钠、氯化钠、或是硅酸钙、氯化钙、少量二氧化硅和水, 处理后的废气主要为氮气、氢气和水蒸气达标排放。碱液淋洗后产生的废碱水经中和压滤后固渣外运填埋。
2.3 燃烧法
燃烧法的主要原理是在有氧和助燃材料的条件下, 废气在燃烧炉内进行高温燃烧水解, 从而将废气转化为含有二氧化硅、氯化氢、少量氯气和水蒸气的高温烟气, 通过对高温烟气的换热、拦截和降温吸收, 以蒸汽的方式回收烟气中的热量, 同时以副产物的形式回收烟气中的二氧化硅和盐酸, 剩余烟气经淋洗后达标排放。
3 各种方法的特点
不管采用传统的水或碱洗法, 或是处理较为彻底的燃烧法处理废气, 各种方法都有一定的优劣性。传统方法处理废气时, 仅仅是将废气达标处理, 大量的资源浪费;燃烧法处理废气时, 能够将废气中的氯硅烷转化为具有一定经济价值的副产物, 达到资源的综合利用, 然而处理成本高是导致此方法并未广泛应用的瓶颈所在。具体各种方法的特点见表1:
4 废气处理方法的发展与建议
4.1 传统工艺的发展建议
对于传统废气处理工艺而言, 必须在达标处理的基础上实现资源综合回收利用, 切实减少资源浪费, 降低三废处理成本。目前, 已有部分企业开始进行传统工艺处理废气的新探索:
4.1.1 从多晶硅生产的源头出发, 优化上游单元的工艺运行参数, 减少废弃物的排放。
4.1.2 通过对废气组分和含量的分析, 在废气进入后续处理系统之前对废气
进行深冷或其他有效的回收工艺, 降低废气中氯硅烷的含量, 减少后续废气的处理成本;同时, 对于深冷回收的氯硅烷返回系统重新利用, 降低整个系统的硅耗和氯耗。
4.1.3 采用氢氧化钙处理废气时, 通过工艺的调整, 可以使反应生成的产物主要为氯化钙, 且满足工业生产要求出售;
4.1.4 用氢氧化钠处理废气时, 可将含有大量氯离子的上清液进行电解, 产生氢气、氯气和氢氧化钠进行重复再利用, 可大大降低生产成本;另一方面需继续研究对废气处理后产生的硅酸钠进行回收利用;
4.2 燃烧工艺的发展建议
对于焚烧工艺而言, 目前, 我们有以下建议:
4.2.1 实现焚烧炉、阀组及雾化系统的国产化, 降低设备的购买及折旧成本;
4.2.2 提高副产物的回收率和品位, 增加产品的经济价值;
4.2.3 实现系统热量的循环利用及提高回收蒸汽的利用率, 从而减少助燃材料的使用;
摘要：介绍了改良西门子法生产多晶硅过程中废气的来源和组成, 并对废气的主要处理方法进行描述, 分析了各种方法存在的特点;提出了废气处理方法的建议, 从而达到减少资源浪费, 降低生产成本的目的。
关键词：多晶硅,废气,改良西门子法
参考文献
[1] 梁俊吾.电子级多晶硅的生产工艺[J].中国工程科学, 2000, 2 (12) :36-38.
废气处理环保要求范文第3篇
1 我国石油化工废气处理技术现状
1.1 物理法
物理法是指运用吸附的方法或过滤的方法对有毒气体进行物理的处理,这种方式的优点是成本低,一次性可处理大量气体,缺点是能处理的气体有限。吸附法指用活性炭吸附石油化工产生的有毒气体,活性炭能够吸附的气体包括:氨气、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮等等。尤其是对二氧化硫的吸附效果出色,而且成本比较低,因此好多石油化工企业运用活性炭的方法来处理产生的二氧化硫;过滤法是指运用玻璃纤维对有害气体进行过滤,研究表明玻璃纤维对能过滤掉92%的0.2微米的毒害气体,尤其对苯的过滤效果出色,研究表明玻璃纤维能过滤到气体中95%以上的苯含量,而苯是全世界第二大的致癌物质,因此玻璃纤维在处理石油化工企业废气方面的作用相当重要。
1.2 化学法
化学法指利用催化剂的方法对有害气体进行分解,通过催化把有机物分解为无机物,把有毒气体分解为无毒气体。催化分解法对温度有着严格的要求,不同气体的催化温度要求各不相同,因此这种方法必须在能控制温度的室内环境中进行。例如在催化剂的作用下可以将CH2和3NNO分解成NN2+NCO2+NH20;在催化剂的作用下,可以使一氧化碳和一氧化氮这两种毒害气体转化为无毒的氮气和二氧化碳。虽然催化方法在处理废气时的效率比较高,但是这种方法也存在缺点,例如在分解一种有害气体的同时可能会产生另外一种有害气体,例如在分解时会产生二氧化碳、一氧化碳等加剧温室效应。
1.3 生物降解法
生物降解法指通过微生物把一些有害气体降解为无害气体,具体实现方法是把微生物放置在潮湿容易生存的环境中,与有害气体混合,条件满足时就能对气体中的有害物质进行降解。常见的方法有生物滤池法、生物滴滤法和生物洗涤法。与废水生物处理过程的最大区别在于,废气中的有机物质首先要经过由气态到液态的转化,有机物溶液体中才能被微生物分解转化。特别要指出的是不同的有机物需要不同的微生物条件,例如氧气、水分、二氧化碳的含量的不同都会对微生物的分解作用造成影响。生物处理法的优点是效率高、处理简单,不会产生二次污染,缺点是对处理环境要求比较高。
1.4 新兴的一些处理技术
除了以上这些传统方法以为还有一些新兴处理技术,例如放电等离子法处理0、OH等活性气体,等离子是物质出去液态、气态、固态的第四种状态,具有导电性的特点,科学研究正是利用了等离子的这种特性来处理废气物体。优点是处理效率高,缺点是成本较高;光催化法最早的应用是将水分解为氢气和氧气,在石油化工废气处理中光分解法可以将有机物分解为水和二氧化碳,将NH3和甲醛甲苯等有害物质降解成无害物质。光分解法的优点是升本低,缺点的对技术的要求比较高。
2 我国石油化工废气处理技术的发展动向
我国未来的石油化工废气处理技术的发展会朝着投入更多的资金、加大人才的培养力度、处理与回收并重、加大技术创新、处理流程优化这几个方向前进。
2.1 加大资金的投入
废气处理不仅需要投入大量的研发资金,而且一些处理机器价格非常昂贵,在处理的过程中还要对处理厂房进行投入,例如微生物处理法需要大面积的地方来供微生物进行生存繁衍。因此,充足的资金是石油化工废气处理的必要条件,一方面是石油化工企业拿出专门的资金来进行研发和机器设备的更新换代,另一方面政府应该在废气处理方面基于一定的政策性补贴。同时,石油化工企业还可以引入社会的投资资金,然后企业给予一定的分红奖励,以此来共同应对资金方面的困难。
2.2 加大人才的培养力度
石油化工的废气处理需要大量的人才投入研发工作,目前已经有好多企业把人才战略作为解决废气处理的战略工作。废气处理需要的人才主要是化学、微生物等方面的人才。一方面可以与高校展开合作,联合培养废气处理方面的高素质人才;另一方面可以从社会引入这方面的人才,企业方面需要开出优厚的待遇条件来招揽人才。人才战略对废气处理的技术升级,难点的有效解决具有重要的意义。
2.3 处理与回收并重
石油化工企业在处理废气的同时如何实现变废为宝,把工业废品转化为可利用的工业原料,实现处理与回收并重是废气处理的重要思路。例如熄灭炼厂火炬,将废气中的硫化物直接转化为工业硫酸、FCC再生烟废热锅炉,丙烯氰尾气生产化工产品等等。这些都是废气处理与资源和能源回收并重的实力。
2.4 加大技术创新
传统的活性炭吸附法、催化法、生物分解法等的局限性越来越突出,石油化工企业急需技术上的突破来寻求更好的废气处理方法,因此加大技术创新是石油化工企业废气处理未来的重要方向。例如前面讲到的光分解方法,放电等离子处理法等都极大地提高了废气处理的效率,同时降低了处理的成本。
2.5 处理流程优化
目前石油化工企业的废气处理流程比较繁琐,以二氧化硫的处理流程为例,要经过甲醇吸收、分子筛吸附、一级吸收、二级吸收、三级吸收、一级碱洗、离心分离、干燥处理等多重工序,不仅浪费时间而且效率低下,资金投入过大。如何简化处理流程,用更少的流程处理更多的废气,提高废气处理的效率,可以有效降低废气处理的成本。当然,这个是需要人才、技术、资金投入等多方面的努力才能够实现。
摘要：本文首先介绍了我国石油化工企业废气处理技术的现状,包括物理法中的活性炭吸附方法、玻璃纤维的过滤方法,优点是成本低。可批量处理,缺点能处理的气体有限;化学方法中的催化剂方法,优点是成本低效率高,缺点是可能产生二次毒害气体;以及生物降解法,这种方法的优点是效率高、处理简单,不会产生二次污染,缺点是对处理环境要求比较高;以及新兴的一些处理技术,包括光催化法和放电等离子法等,分别介绍了他们的优点和缺点。接着,本文对我国石油化工企业废气处理技术未来的发展动向展开了讨论,主要的发展方向是投入更多的资金、加大人才的培养力度、处理与回收并重、加大技术创新、处理流程优化等,然后分解对这几个方面展开讨论。
关键词：废气处理,技术的现状,发展动向
参考文献
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[2] 袁朝兴.中国石油化工废气处理技术经验谈[j].科学时代,2014.
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废气处理环保要求范文第4篇
1 改良西门子法分析
现在多晶硅生产中, 大部分企业选择用改良西门子法, 即利用HCl (Cl2、H2) 与冶金级工业硅作为原料, 在高温条件下, 将HCl与粗硅粉进行合成, 制成Si HCl3 (TCS) , 并对Si CHl3进行化学精制提纯与多级精馏处理, 确保其质量分数可以达到99.99%以上[1]。经常上述处理后, 在还原炉内1050℃硅芯上用高纯H2对Si HCl3进行还原处理, 最终生成高纯多晶硅棒。在对生产尾气进行时, 即对尾气中含有的Si HCl3、Si Cl4、HCl、H2、等进行还原处理, 然后进行回收后返回生产流程内, 其中Si Cl4在氢化炉内用超高纯氢气转化成Si HCl3返回流程, 确保整个生产流程为一个闭路循环。另外, 无论是选择用何种生产方式, 在生产过程中合成Si HCl3、精馏提纯、还原以及尾气回收等工序, 均会产生一定量的废气, 其中主要包括Si HCl3、Si H2Cl2、Si Cl4、HCl、N2、H2以及少量金属氯化物, 使得废气具有毒性, 并且具有易燃、易爆等特点, 必须要采取措施对其进行有效处理, 降低其对环境的污染, 并提高生产安全性。
2 多晶硅生产废气处理技术分析
2.1 燃烧法
燃烧法的实施原理, 即在有氧与助燃条件下, 将废气通入燃烧炉内产生高温水解反应, 直接将废气转化成含有二氧化碳、氯化氢、少量氯气与蒸汽的高温烟气。谈后对产生的高温烟气进行换热、拦截以及降温吸收处理, 将其中含有的热量吸收掉, 并回收烟气中含有的盐酸与硅酸盐, 确保剩余烟气经过淋洗处理后可以达到排放标准[2]。与其他处理方法相比, 此种方法在实施上具有较高的安全性, 并且目前实施应用中有较高的自动化程度, 可以实现二氧化硅、盐酸以及蒸汽产生热量等副产物的回收。但是其所需前期投资较大, 处理工艺较多, 对设备运行与管理均有较高的要求。
2.2 碱洗法
此种废气处理方法实际应用中与水洗发具有一定相似性, 生产常用碱液包括Na OH溶液或者Ca (OH) 2溶液。在对多晶硅废气进行处理时, 即对碱液与废气中存在的氯硅烷与氯化氢在几级串联淋洗塔内或者密闭反应釜内进行水解中和反应, 产生Na Cl、Na2Si O3或者Ga2Si O4、Ca Cl2以及少量Si O2、H2O。经过处理后废气中主要含有H2、N2以及水蒸气, 可以达到正常排放要求[3]。多晶硅生产废气进入到碱液淋洗塔内, 经过反应生成Si O2、Na Si O3与Na Cl等, 然后将其输送到废水处理单元, 淋洗塔输出的尾气可直接排放。其中涉及反应:Si HCl3+2H2O→Si O2+3HCl+H2, Si H2Cl2+2H2O→Si O2+2HCl+2H2, Si Cl4+2H2O→Si O2+4HCl, HCl+Na OH→Na Cl+H2O, Si O2+2Na OH→Na2Si O3+H2O。
2.3 干法回收
还原反应后还原炉内尾气温度较高, 使其冷却到常温后, 输送到装填钯催化剂脱氧换热器内, 使得H2与O2反应生成水, 然后将剩余气体输送到下道工序。Si HCl3与Si Cl4混合物被送入到分馏塔内进行分离, 并对回流比进行控制, 可得到质量分数在99%以上的Si HCl3与质量分数在95%以上的Si Cl4。然后将分馏出的Si HCl3返回到还原炉, 用于生产多晶硅循环使用, 反应式为:3Si Cl4+Si+2H2→4Si HCl3。
3 多晶硅生产废气焚烧处理优化分析
焚烧工艺优化, 可以在保证满足环保性与安全性要求基础上, 对废气、废液等进行有效治理。处理流程为焚烧、余热回收、二氧化硅回收、急冷、盐酸回收、淋洗塔与排放。多晶硅生产废气经过缓冲后, 进入到焚烧炉内进行高温氧化反应处理, 对氯化硅烷进行彻底分解, 生成Si O2、HCl等。焚烧炉内出来的高温烟气中含有大量热量, 将其通入到余热锅炉内进行降温处理, 同时回收其中余热, 可以利用烟气余热来对脱盐水处理, 将其变为蒸汽回收利用。烟气经过余热锅炉处理后, 通过过滤器进行气固分离, 对烟气中含有的Si O2粉尘进行消除处理, 进入到急冷塔内, 利用水喷淋降低烟气温度。喷淋降温后盐酸利用石墨换热器与冷却水换热冷却后继续进行喷淋降温, 并回收烟气内含有的盐酸。最后烟气中含有的少量Cl2与HCl通过碱液淋洗塔淋洗后, 利用气水分离器处理后排放。
4 结语
对多晶硅生产废气进行有效处理, 对降低环境污染, 提高生产安全具有重要意义。但是在选择废气处理方法时, 需要结合实际生产情况, 对各项因素进行综合分析, 确保所选方法应用的合理性与有效性, 不但要保证废气的合理处理, 还可以对副产品进行回收利用, 在总体上提高生产综合效率。
摘要：多晶硅生产会产生大量废气, 对生态环境污染较大, 在持续发展背景下, 必须要采取措施对生产废气进行有效处理。目前已经有更多新型技术被应用到多晶硅生产废气处理中, 并取得了一定效果, 降低废气对环境的污染, 并通过处理来降低安全事故发生的危险, 对提高生产综合效益具有重要意义。本文对多晶硅生产废气处理技术进行了简要分析。
关键词：多晶硅,废气处理,西门子法
参考文献
[1] 四季春, 董辉, 哈莹, 廉景燕.多晶硅生产中废气的处理[J].现代化工, 2013, 02:86-88.
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废气处理环保要求范文第5篇
1系统主要化学反应:
1.1工艺流程图:
补充说明:
1.2黏胶厂生产线废气主要包含纺丝机排风及酸浴脱气系统排气, 主要成分是H2S及CS2, 总风量约45000m3/h。
1.3冷凝器主要由5个竖直叠放的模块 (玻璃管换热器) 组成, 玻璃管换热器管程通过回风罩串联, 介质是来自黏胶厂的生产线废气, 自最顶端模块流入, 逐台循环向下流出, 最后引至燃烧炉;玻璃管换热器壳程相互连通, 顶部设有吸风罩, 罩内均匀排布水及稀硫酸喷淋系统, 底部设有接酸槽, 回收硫酸。壳程介质是来自反应器的SO3废气, 流程由下至上, 逐渐溶解到稀酸中;下行的稀硫酸逐渐吸收SO3气体, 浓度逐渐提高, 底部接酸槽浓度可达到95%以上。玻璃管内外两种气体在循环流动的同时不断发生热传递, 管程的生产线废气温度由常温逐渐提高到180℃以上, 壳程的含硫废气温度由260℃逐渐降低80℃以下, 然后引至静电除雾器。
1.4系统开车时燃烧炉用天然气助燃升温, 废气中的H2S及CS2等含硫物质燃烧主要生成SO2及少量SO3, 同时释放大量热量。系统稳定运行时不消耗天然气, 反应产生的热量即可满足系统热能需求。
1.5燃烧炉至反应器连接风道中安装2台翅片式换热器, 将热量置换到熔盐系统, 降低循环风温度。
1.6反应器运行温度450-500℃, 分为上中下三个部分, 上中部分别装有铂金与五氧化二钒催化剂, 将气体中的SO2逐渐转化成SO3, 以便于溶于水或稀酸中;转化过程释放出大量热量, 通过反应器下部的翅片式换热器置换到热熔盐系统, 反应器出口降至260℃左右。
1.7热熔盐系统通过蒸汽发生器产生成蒸汽用于黏胶厂生产。
1.8自冷凝器壳程排出的气体含有大量的稀硫酸酸雾, 外排前需经过静电除雾器吸附回收;回收的稀硫酸泵送到冷凝器顶部的喷淋系统中, 最终生成浓硫酸回收利用。
2主要设备构造、故障、分析及解决措施:
2.1冷凝器
此设备主要由底部接酸槽、5台玻璃管换热器、顶部吸风罩上下三部分竖直叠放组成, 其中接酸槽及5个冷凝器模块均为外表面是316Ti不锈钢, 内衬PFA软板, 顶部吸风罩是玻璃钢材料。
出现故障:
下部3个玻璃钢换热器壳体系统开始运行时漏气, 后逐渐漏酸, 造成外壳体逐渐腐蚀并穿透。
原因分析:
2.2冷凝器壳程正压运行, 易导致废气外溢。
2.3整台设备外形体积大 (4500*4200*16000) , 且壳体厚度较薄 (10mm) ;另废气通过玻璃管时因风速较高引起玻璃管颤动, 最终整台设备震动或晃动。
2.4内衬PFA软板面积大, 且焊缝采用人工焊接, 容易造成质量缺陷;同时下部模块温度260℃左右, 易引起材料及焊缝老化。
综合上述三点, 设备衬层易形成泄露点, 酸性气体直接接触不锈钢, 形成酸液, 不断腐蚀壳体, 最总导致穿孔, 酸性气体及稀酸外漏。
解决措施:
2.5为维持系统运行, 临时将壳体腐蚀穿孔处用耐高温及耐酸腐蚀玻璃钢料封堵.
2.6停车大修时重新更换3个玻璃钢换热器模块, 壳体壁厚由10mm增加到16mm, 安装在冷凝器下部, 增加设备整体强度及稳定性, 减少震动幅度, 延长PFA焊缝使用寿命。
2.7静电除雾器出口增加尾排风机1台, 风量75000 m3/h, 将自反应器、冷凝器壳程、静电除雾器等部位由正压运行改为负压运行, 避免酸性气体的外漏, 导致设备腐蚀损坏。
3燃烧炉
该设备主要是由炉膛、天然气烧嘴、贫气烧嘴及富气烧嘴等构成, 运行温度较高, 局部温度可达1400℃, 炉膛温度850-900℃。
出现故障:炉膛内衬耐火层频繁损坏;燃烧炉壳体腐蚀严重。
原因分析:
炉体内面积较大, 内衬耐火层施工时必须预留膨胀缝, 导致酸性气体直接接触燃烧炉壳体生成酸液腐蚀壳体。
解决措施:
3.1炉内耐火层先后用了三种耐火材料砌筑, 分别为莫来石耐高温浇注料现场浇筑, 轻质莫来石砖砌筑及高档隔热耐火砖砌筑, 使用效果分别如下:
3.1.1莫来石耐火高温浇注料:造价约15万元, 使用3个月后发现耐火层表面出现多道裂纹, 约5个月时有大块耐火层脱落, 系统被迫停车维修。
3.1.2轻质莫来石砖:造价约为25万元, 现场砌筑时间较长, 投用一年后局部表面出现细纹裂纹 (未贯穿) , 拆除时发现砖表面约10mm厚层已变色。
3.1.3高档隔热耐火砖:此做法是参考克劳斯炉内衬方法, 根炉体部位提前预制各种不同尺寸的耐火砖, 而且在砖中部设有密封面, 造价约为45万元, 投用一年后检查, 各部位均没有裂纹, 使用效果较理想。
3.2燃烧炉外边面表面选用硅酸铝岩棉保温, 厚度为200mm, 确保炉体金属部分温度始终大于220℃, 防止接触金属壳体的酸性气体因温度低转化成酸液, 腐蚀金属壳体。
3.3反应器
该设备主要有三部分构成:上部装有铂金催化剂, 呈蜂窝状, 两层排列, 主要作用是将大部分SO2转化成SO3;中间部分是五氧化二钒催化剂, 单体呈螺旋柱状, 尺寸为φ8*10mm, 总厚度约500mm;作用是将未转化SO2转化成SO3;通过催化剂转化后, 理论上99%上的SO2已生成SO3, 同时释放出大量的热量。下部安装有3台翅片式换热器, 将反应时产生的热量置换到热熔盐 (硝酸钠及硝酸钾混合物) 系统, 出口气体降至260-270℃。
出现故障:
在一次开车过程中换热器列管损坏, 泄露的熔盐与系统产生的的浓硫酸混合, 在200℃反应生成二氧化氮、三氧化氮混合物, 导致冷凝器及反应器局部爆裂。
原因分析:
3.3.1系统停车时盐系统停止循环时系统温度低, 导致热熔盐不能完全回流, 熔盐在加热管内凝结, 体积膨胀增大, 造成换热器管道开裂。
3.3.2开车时系统温度升高后, 熔盐融化, 自裂缝处流出与浓硫酸混合, 在高温下反应生成二氧化氮、三氧化氮混合物。
解决措施:
3.3.2.1优化工艺操作, 反应器系统温度高于220℃时才允许热熔盐系统循环, 进行热量置换。
翅片式换热器列管壁厚由1.5mm增加到2mm, 提高换热管体强度。
3.3.2.2换热器进出口处集液箱的增加伴热蒸汽管, 避免局部形成死角, 温度降低, 熔盐凝结。
4废气处理效果及效益核算
4.1废气处理效果
4.2进入系统废气:
纺丝系统排气:44000m3/h;
脱气系统排气:400 m3/h;
废气含硫气体:H2S 420kg/h CS2280 kg/h
4.3系统外排气体;
流量:45000 m3/h出口压力:<0 pa
含硫废气排放量 (实测) :
符合山东省潍坊地区含硫废气排放标准:500 mg/sm3
5结语
综上所述, 粘胶厂生产线产生的废气经催化氧化制酸法处理后, 排放指标到达排放要求;此系统最大的优点是产出物是蒸汽、硫酸, 粘胶纤维厂完全可以回收利用。如果燃烧炉助燃材料选型含硫物质, 硫酸及蒸汽产量将会得到较大的提高, 经济效益会更加显著。希望将此套废气处理系统设备尽快国产化, 为环保事业做出贡献。
摘要：简要介绍了废气处理催化氧化生产硫酸法 (Sulphur Oxidation Process, 以下简称SOP) 系统的原理、工艺流程、及废气处理前后对比情况, 总结分析了系统自开车以来到现在系统发生的主要设备故障、原因及解决措施, 为其他黏胶厂再增加类似废气处理设备时提供一定的借鉴。