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尾氣淨化處理,尾氣冷凝分凝回收

發布者:root
時間:2019-09-19
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隨著中國工業多年快速發展,傳統生產方式給中國的環境帶來越來越大的壓力,空氣質量下降、水汙染和食品安全問題頻發,人們的生活受到越來越嚴重的影響。中國的環境問題,目前尤為突出的是空氣汙染、水汙染等問題,亟待解決。在大氣汙染方麵,工業廢氣處理與淨化被越來越多的要求。

 

一、工業廢氣概念
    工業廢氣指企業廠區內燃料燃燒和生產工藝過程中產生的各種排入空氣的含有汙染物氣體的總稱。工業廢氣包括有機廢氣和無機廢氣。


    有機廢氣主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類、酯類和胺類等。有機廢氣包括:甲苯、甲醇、二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、甲基異丁基酮、甲基丙烯酸甲酯、三甲胺、甲乙酯、乙醛、乙烯酯、二乙酯、碳酸亞乙烯酯、丙酮、己烷、苯、苯胺、硫醇、硫醚等非甲烷總烴等有機溶劑揮發氣體和有機廢氣、DMF,漆霧及原藥本身的異味等。


    無機廢氣主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、鹵素及其化合物、煙塵粉塵等。無機廢氣包括:一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳、二甲二硫、二硫化碳、三氧化硫、硫化氫、硫化物、氟化物、氨氣、氯、氯化氫、硫酸(霧)鉛汞、鈹化物、煙塵及生產性粉塵等。

 


未經處理的工業廢氣被大量排放到空氣中

 

 

二、工業廢氣的來源
    工業廢氣的來源非常廣泛,化工廠,電子廠,印刷廠,噴漆車間,塗裝廠,食品廠,橡膠廠,塑料廠,鍍鋅車間,塗料廠,石化行業等均是工業廢氣的產生來源。下表列出一部分工業廢氣的來源。

 

 


三、工業廢氣的危害

    工業廢氣及煙塵、生產性粉塵排入大氣,會汙染空氣。這些物質通過不同的途徑呼吸道進入人的體內,有的直接產生危害,有的還有蓄積作用,會更加嚴重的危害人的健康。危害如下:


(1)對人體健康的危害:世界衛生組織稱,2012年空氣汙染造成約700萬人死亡(部分人死亡原因與室內/外空氣汙染均有關),也就是全球每八位死者中就有一位。大氣汙染物對人體的危害是多方麵的,主要表現是呼吸道疾病與生理機能障礙,以及眼鼻等粘膜組織受到刺激而患病。

 

(2)對植物的危害:大氣汙染物,尤其是二氧化硫、氟化物等對植物的危害是十分嚴重的。當汙染物濃度很高時,會對植物產生急性危害,使植物葉表麵產生傷斑,或者直接使葉枯萎脫落;當汙染物濃度不高時,會對植物產生慢性危害,使植物葉片褪綠,或者表麵上看不見什麼危害症狀,但植物的生理機能已受到了影響,造成植物產量下降,品質變壞。


(3)對天氣和氣候的影響:大氣汙染物對天氣和氣候的影響是十分顯著的。比如,在現代工業生產中,由於有機溶劑具有易揮發的特性,在生產過程中不可避免的排放出含有大量有機溶劑成分的尾氣,既造成了有機溶劑的損耗和浪費,又汙染了環境,這不僅加大了企業的運營成本,而且隨著國家對環保政策的執行力度越來越強,企業將麵臨越來越大的環保壓力。

 


四、工業廢氣處理
    廢氣處理又稱廢氣淨化(Flue gas purification)。廢氣處理指的是針對工業場所、工廠車間產生的廢氣在對外排放前進行預處理,以達到國家廢氣對外排放的標準的工作。一般廢氣處理包括了有機廢氣處理、粉塵廢氣處理、酸堿廢氣處理、異味廢氣處理和空氣殺菌消毒淨化等方麵。


廢氣處理的決定因素: 
1、能有效去除工廠車間產生的苯、甲苯、二甲苯,醋酸乙酯,丙酮,丁酮,乙醇,丙烯酸,甲醛等有機廢氣,硫化氫,二氧化硫,氨等酸堿廢氣處理。
2、要準確解讀行業主管部門指定的排放標準。經過處理的廢氣,必須滿足排放標準。
3、根據廢氣不同成分同的不同處理原理,選擇適合的處理方式。現在比較多的廢氣處理方式有活性炭吸附法、高溫催化燃燒、冷凝法、濕式回收法、生物法等等。 
4、比較各種廢氣處理的方法方案,根據廢氣處理的經濟性、安全可靠性及綜合社會效益,選擇適合自己的處理方案。


幾種工業廢氣處理的處理方法:
1、溶劑吸收法
    以液體溶劑作為吸收劑,使廢氣中的有害成分被液體吸收,從而達到淨化的目的,其吸收過程是根據有機物相似相溶原理,常采用沸點較高、蒸氣壓較低的柴油、煤油作為溶劑,使 VOC 從氣相轉移到液相中,然後對吸收液進行解吸處理,回收其中的VOC,同時使溶劑得以再生。該法不僅能消除氣態汙染物,還能回收一些有用的物質,去除率可達到 95%~98%。該法的優點在於對處理大風量、常溫、低濃度有機廢氣比較有效且費用低, 而且能將汙染物轉化為有用產品。但溶劑吸收法仍有不足之處,由於吸收劑後處理投資大,對有機成分選擇性大,易出現二次汙染。因而在處理VOC時需要選擇多種不同溶劑分別進行吸收,較大增加了成本與技術複雜性。另外,有機物在吸收劑中的溶解度、有機廢氣的濃度、吸收器的結構形式,如填料塔、噴淋塔,液氣比、溫度等操作參數等均為吸收法的影響因素,任何一項發生改變將或多或少影響到吸收法效用。

 

2、熱破壞法
    熱破壞法分為直接燃燒法、催化燃燒法和濃縮燃燒法。其破壞機理是氧化、熱裂解和熱分解,從而達到治理VOCs的目的。熱破壞法適合小風量,高濃度的氣體處理,對於連續排放氣體的場合,使用設備簡單,投資少,操作方便,占地麵積少,另外可以回收利用熱能,氣體淨化徹底。由於熱破壞法是催化燃燒,所以要求的起燃溫度低,輔助燃料消耗少,而且大量地減少了氮化物的產生,適用於較多場合。但熱破壞法有燃燒爆炸危險,熱力燃燒需消耗燃料,不能回收溶劑。而熱催化氧化法中不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴,也不允許有使催化劑中毒的物質,以防催化劑中毒,因此采用催化燃燒技術處理有機廢氣必須對廢氣作前處理。

 
3、有機廢氣生物處理法
生物處理技術應用於有機廢氣的淨化處理是近幾年才開始的,是一項新興的技術。常見的生物處理工藝包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、膜生物反應器和轉盤式生物過濾反應器法。 該法具有設備簡單,運行維護費用低,無二次汙染等優點。但對成分複雜的廢氣或難以降解的VOC,去除效果較差,體積大和停留時間長,選用不同的填料其降解有機廢氣的效果參差不同。
 

    在有機廢氣治理技術中,大約10%的工業減排單位都通過吸附法處理VOC,由於立法對揮發性有機化合物釋放的嚴格控製,這一比例會不管增加。熱破壞法催化劑成本高,且有使用壽命限製,複雜廢氣需預處理,尾氣仍有少量二次汙染,設備造價較高,占地麵積大。生物處理技術較多處於研究階段,處理設備費用高,預處理成本高,不適用於高濃度高流量的尾氣氣體處理。因此,吸附法以其處理能力強、吸附效率高的優點成為主流的VOC處理方法之一。而提高吸附法能力最為關鍵的一點是找到高效率的吸附劑。

 

4、冷凝淨化處理法

    目前,許多企業已經意識到並開始重視對有機溶劑尾氣的冷凝回收,及對無機氣體的冷凝回收處理方法。冷凝分凝淨化處理法,是利用尾氣各組分的液化溫度不同,才能降溫冷凝的物理方法,將不同組分的氣體進行液化分離,最終達到淨化的目的。

    冷凝分凝淨化有如下優點:

    1、淨化過程使用物理方法,不生成新物質,不會產生二次汙染,不需要二次處理;

    2、冷凝液化回收的物質,可重新利用,產生良好的經濟效益;

    3、冷凝分凝設備隻需要提供電源,消耗電能即可生產。相比其它處理方法,耗電費用不高,經濟效益好;

    4、經過精心設計的冷凝分凝係統,可連續生產,可適應不同排出量的尾氣處理,產能適應性強;

    5、冷熱綜合利用的冷凝分凝機組,能效得到最大利用,經濟效益大幅提升,係統成本大幅降低;

    6、多組分的尾氣淨化,可實現多級冷凝分凝,是其它淨化方法無可比擬的。

    冷凝分凝尾氣淨化有其缺點:

    1、隨著淨化氣體的凝結點下降,在超低溫情況下,機組能效低,耗能偏大;

    2、需要淨化的各組分氣體的凝結溫度有一定的溫差梯度,以不少於5℃為宜;

    3、係統設計複雜,對尾氣中的水分含量比較敏感。水分含量高、溫度低於零度的氣體組分冷凝分凝機組一次性投資較高。

 

    下麵,我們為你介紹VOC氣體的冷凝回收方法。 

    尾氣冷凝淨化亦稱部份冷凝法,它是根據混合氣體中各組分液化溫度的不同,當混合氣體冷卻到某一溫度後,高沸點組分凝結成液體,而低沸點組分仍然為氣體,這時將氣體和液體分離也就將混合氣中組分分離,把對環境汙染比較嚴重的成份冷凝為液態回收利用,經過冷凝淨化處理後的氣體再排放到環境。這樣既減少了廢氣對環境的汙染,同時也可以充分利用原料,真可謂是一舉兩得。下圖示。

 

 

工業廢氣冷凝分凝淨化回收示意圖

 

    汙染環境的尾氣的成份一般都比較複雜,要實現它們的分離往往需要在若幹個分離級中分階段進行。多組份氣體混合物當被冷卻到某一溫度水平時,進入一級分離器,將已冷凝組份分離出去,然後再進入下一級冷凝器,繼續降溫並分凝。一個冷凝器和一個分離器組成一個冷凝級。從工藝的角度來考慮,冷凝級數主要是根據需回收組分的要求來確定的,但同時要保證在在分凝器中不會出現高沸點組分被凍結的現象。混合氣體中,每個組份的理化性質都可能不一樣(例如:溫度、濕度、濃度、密度、比熱、潛熱、沸點、露點、壓力、風量)等相關參數,所以需要考慮每個組份的性質,根據其相關性質參數做出合理的設計方案。

 

    以采用分凝法分離合成氨尾氣為例,各組分的分凝如下圖所示,當壓力為3000Kpa左右,要求回收純度較高的甲烷,富氬餾份及純氫時,可分三級進行:第一級冷凝溫度控製在150K左右,分離後得到純度較高的甲烷凝液;第二級終了溫度控製在120K左右,分離後得到富氬凝份,第三級終了溫度控製在63K左右,可獲得較高純度的氫氣。

 

 

工業廢氣多級分凝淨化示意圖

 

 


 

冷凝分凝機組簡介

下圖是我司為江蘇彙金環保科技公司提供的己烷冷凝分凝回收尾氣處理設備。

 



 


 

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