工艺废气

工艺废气（共6篇）

工艺废气 篇1

通常正丁烷法顺酐装置产生的废气中含有相当质量分数的正丁烷、一氧化碳及其他有机物, 需经处理后才能达标排放[1]。以兰州石化公司顺酐装置为例, 每小时约产生75t的废气, 废气处理方法采用的是热焚烧净化处理技术, 该方法的主要设备是废气焚烧炉。但是在实际操作中, 该焚烧炉最多只能焚烧70%左右的废气, 再引入过多的废气就会导致焚烧炉熄火。

本文通过对焚烧炉的现状进行研究, 实施了多条工艺改造措施, 解决了焚烧炉不能完全焚烧废气的问题, 取得了良好的效果。

1 现象及原因分析

1.1 焚烧炉焚烧废气时的现象

在焚烧炉开始焚烧废气时, 通过炉膛的观火视镜可以看见火焰已经烧到了花格墙处, 并且细长的火焰主要集中在炉膛中部, 如图1所示。从炉膛尾部位于同一截面的三个温度计的指示来看, 温差大于150℃ (大于50℃的设计标准) , 说明发生严重的偏烧现象。

如果增加废气进入炉膛的流量后, 火焰进一步拉长并超过花格墙。同时炉膛温度下降, 火焰出现连续的明暗交替、上下波动情况。当炉膛温度下降时即使全开燃料气进料阀门, 燃料气流量最高也只能达到810 m3/h (低于1 000 m3/h的设计值) , 仍无法使炉膛温度上升。

总结以上现场实际观察到的现象, 可以归纳为以下三点:

(1) 火焰细长而且偏烧, 炉膛内的温度极不均匀;

(2) 增加废气量后, 炉膛温度下降, 火焰明暗交替、上下波动;

(3) 燃烧器满负荷运行仍无法提供足够热量使炉膛温度上升。

以上三点导致了焚烧炉的三个火焰检测器交替出现检测不到火焰的现象。当这三个火焰检测器中的任意两个同时检测不到火焰达2s时, 自控仪表将切断燃料气及废气进料而停炉, 因此导致焚烧炉不能完全焚烧废气。

1.2 原因分析

1.2.1 火焰细长及偏烧的原因

废气分两路进入炉膛, 其中一路进入燃烧器与燃料气充分混合后进入炉膛燃烧, 称为一次风;另一路从炉膛中部以切线方向进入炉膛, 称为二次风。

因一次风管道流通面积较小, 一次风流速高、流量小, 燃料气与一次风的混合气体在炉膛前部的停留时间短、燃烧不完全, 可燃物随气流一直燃烧到炉膛尾部, 形成火焰细长的现象。

由于二次风只有一个入口, 风进入炉膛后靠近入口处流量大, 远离入口的一侧则流量偏小, 导致燃料气与空气混合不均, 焰面传播速度慢, 火焰刚性差, 形成火焰偏烧的现象[2]。

1.2.2 增加废气量后, 炉膛温度下降, 火焰明暗交替、上下波动的原因

1) 废气进入炉膛后, 由于空气量增加、氧含量降低, 炉膛温度会出现正常的下降现象。

2) 废气来自吸收塔塔顶, 由于吸收塔塔顶压力无法控制且塔顶除沫网设计不合理, 导致大量的溶剂邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 随废气进入焚烧炉。DBP的沸点是340℃, 只有进入炉膛后才会汽化, 汽化时大量的吸热会造成炉膛温度下降, 火焰明暗交替、上下波动。

1.2.3 燃烧器满负荷运行仍无法提供足够热量使炉膛温度上升的原因

通过查阅焚烧炉设计资料发现:燃烧器额定燃烧能力为6.7×107kJ/h, 而使用的燃烧器设计燃烧能力为5.5×107kJ/h, 说明设计单位对燃烧器选型存在问题, 设计燃烧能力无法满足额定的需要。

2 改造措施及效果

2.1 一次风及二次风管道改造

将一次风管道及相应阀门的直径由250 mm改为400 mm, 并从废气总线上新增一条直径为200 mm的一次风管道进入燃烧器, 如图2所示。经过改造, 增加了一次风流量、降低了一次风流速, 见表1, 炉膛内的火焰长度明显缩短。

在废气总线上原二次风管道引出的地方增加一条直径为700mm的二次风管道, 从炉膛北侧与原二次风管道进炉膛的入口相对的地方进入炉膛, 如图2所示。经过改造, 火焰偏烧现象明显好转, 炉膛尾部位于同一截面的三个温度计的最大温差下降至低于设计标准, 见表1。

2.2 吸收塔顶除沫网改造并增加压力控制系统

吸收塔顶原来的除沫网是由多张小网连接起来的, 在74.5t/h的废气流量吹动下, 除沫网的连接处出现断裂, 造成过多的DBP从缺口处随废气进入焚烧炉。因此将多张小网改为整片的大网, 并在塔内增加了部分规整填料。

在吸收塔顶出口至焚烧炉的管道上增加一台压力控制阀, 使吸收塔顶压力处于可控状态, 当吸收塔操作出现异常时, 通过调节压力控制阀可以保证吸收塔顶压力控制在30～40kPa, 减少DBP从吸收塔顶的损失量, 见表2。

2.3 燃烧器重新选型

为保证燃烧器在较低参数下运行时能达到额定燃烧能力, 其设计燃烧能力应为额定燃烧能力的110%～125%[3]。因此我们最终将新燃烧器的设计燃烧能力定为额定燃烧能力的115%, 即6.7×107kJ/h×115%=7.7×107kJ/h。

通过对燃烧器及其火嘴结构进行研究发现, 如图3所示, 燃烧器结构简单, 进风口单一;而火嘴是一根细长的圆柱上开了共44个小孔, 小孔直径为6～10 mm不等。火嘴流通面积小, 造成一次风在此出现流通瓶颈, 因此若不对火嘴进行重新选型, 即使增加了一次风管道的直径, 也不能完全解决一次风流量低的问题。经过重新选型, 如图4所示, 燃烧器选为开放的翅片式结构, 进风口由原来的一层改为三层, 增加了火嘴的流通面积。

新的燃烧器投用后, 燃料气的最大流量达到了设计值, 燃烧器的实际燃烧能力也达到了额定值, 见表3。

2.4 结果

经过上述针对性的处理方法后, 焚烧炉处理废气的能力明显改观, 实现了工艺改造的目标。见表4, 废气处理比例达到了100%, 尾气中的丁烷排放浓度也低于国家标准[4]规定的最高排放浓度120 mg/m3。

3 结论

1) 通过充分增加一次风流量、提高二次风与燃料气的均匀混合程度, 解决了火焰细长及偏烧的问题。

2) 通过改进吸收塔顶除沫网结构及压力控制系统, 减少废气中的DBP含量, 解决了炉膛温度下降, 火焰明暗交替、上下波动的问题。

3) 通过更换具有更先进火嘴结构及更大设计燃烧能力的燃烧器, 解决了燃烧器无法提供足够热量使炉膛温度上升的问题。

4) 经过有效的改造, 解决了焚烧炉不能完全焚烧废气的问题。目前设备已能100%焚烧废气并平稳运行了一段较长的时间, 证明改进措施是卓有成效的。

摘要：针对兰州石化公司顺酐装置废气焚烧炉不能完全焚烧废气的问题, 从焚烧炉的燃烧原理、废气成分、燃烧器结构等方面进行了深入的分析, 并根据分析的结果采取了工艺改造措施, 最终实现了焚烧炉的长周期、满负荷运行。

关键词：废气焚烧炉,熄火,风道改造,燃烧器

参考文献

[1]张庆红.正丁烷氧化生产顺酐尾气处理技术[J].化学工业与工程, 2006, 23 (4) :374-377.

[2]刘品涛, 李开胜.一段炉顶烧嘴偏烧原因及改进措施[J].大氮肥, 2005, 28 (6) :392-394.

[3]HG J12-1988, 化学工业炉燃烧器设计规定[S].

[4]GB16297-1996, 大气污染物综合排放标准[S].

工艺废气 篇2

FBDO新型吸收剂治理有机废气的工艺研究

利用一种新型吸收剂(FBDO)治理有机废气.考察了风量、FBDO喷淋量、液气比和吸收温度等因素对吸收效果的.影响,确定了最佳工艺条件.实验结果表明,采用FBDO新型吸收剂可以有效解决乙酸丁酯、丁酮等新污染物治理问题,实现达标排放.

作 者：邱挺 刁春燕 王良恩  作者单位：福州大学化学化工学院,福建,福州,350002 刊 名：福州大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF FUZHOU UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2005 33(1) 分类号：X131.1 关键词：吸收剂   有机废气   乙酸丁酯   丁酮   吸收治理  

含丙烯腈废气的处理工艺 篇3

有机废气是主要大气污染物之一, 对人体有害, 引起的共同症状是疲乏无力、头晕头痛、恶心呕吐、心慌气喘﹑血象变化等。有机废气治理的根本途径是采用无污染工艺, 少用有毒原料, 控制有毒废气排放量, 使之在环保要求的排放限值内。

有机废气污染物治理的方法主要有两类:一类是回收法, 另一类是消除法。回收法主要有活性炭吸附、变压吸附、吸收法、冷凝法及膜分离技术。处理方法的选择取决于废气的化学和物理性质、浓度、排放量、排放标准以及回用作原料或副产品的经济价值等诸多方面。

消除法有直接燃烧、热氧化、催化燃烧、生物氧化、等离子体法、紫外光催化氧化法及其集成技术;消除法主要是通过化学或生化反应, 用热、光、催化剂和微生物将有机气相污染物转变成为CO2和水等无毒害的无机小分子化合物。

近些年还出现了一些新的处理工艺, 简述如下:

(1) 生物分解法。该法是在已成熟的采用微生物处理废水基础上发展起来的处理有机废气的方法, 通过附着在多孔、潮湿介质上的活性微生物, 用大气中低浓度的有机废气为其生命活动的能源或养分, 将其转化为简单的无机物或细胞组成物质。与传统的废气处理技术相比, 生物处理技术具有效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染等优点。但是为了进一步实现大规模的工业化应用, 仍有很多关键性的问题需要解决, 包括菌种培养等。

(2) 放电等离子体法。该法是通过高电压放电形式, 获得非热平衡等离子体, 即产生大量的高能电子或高能电子激励产生的O、OH、N基等活性粒子, 破坏C-H、C-C等化学键, 使尾气分子中的H、Cl、F等发生置换反应, 最终生成CO2和H2O, 即工业废气通过放电处理最终变为无害物质, 具有工艺简单、流程短、可操作性好的特点, 特别在节能方面有很大的潜力。但目前该技术仍未能解决一些关键的科学问题, 导致了其尚未走近实用化行列。

(3) TiO2光催化法。该法在常温、常压条件下, 能将废气中的有机物分解为CO2、H2O和其它无机物, 有较大潜在应用价值, 具有反应效率高、不受溶剂分子影响、易回收、反应速率快等优点, 但这项技术还存在几个关键的技术难题, 因此目前仍停留在实验研究阶段, 尚未得到广泛的工业化应用。

(4) 膜分离技术。该技术是目前废气处理领域的研究热点之一, 具有流程简单、VOCs回收率高、能耗低、无二次污染等优点, 国外已有许多成功应用的范例。常用的废气处理膜分离工艺包括:蒸汽渗透 (VP) 、气体膜分离 (GMS/VMP) 和膜接触器等。近年来, 德国的GKSS公司、美国的MTR公司和日本的日东电工都成功的实现了采用膜技术回收废气中的VOCs的工业化生产。但目前由于技术的原因, 应用范围尚小, 并未大面积推广。

2 有机废气的活性炭吸附处理工艺

吸附法是利用某些具有吸附能力的物质如活性炭、硅胶、沸石分子筛、活性氧化铝等吸附有害成分而达到消除有害污染的目的。吸附法适用于几乎所有的气相污染物, 一般是中低浓度的气相污染物;吸附效果取决于吸附剂性质、气相污染物种类和吸附系统的操作温度、湿度、压力等因素, 具有去除效率高的优点, 从而使其成为去除气相污染物较为常用的方法, 但存在投资后运行费用较高且有产生二次污染的缺陷。

活性炭纤维被认为是目前最理想的吸附介质。活性炭纤维 (ACF) 是继粉末状和颗粒状活性炭之后的第三代活性炭产品, 通常以有机纤维为原料经预处理-炭化-活化后制得。与颗粒状活性炭相比, 活性炭纤维具有比表面积大、微孔丰富、孔径小且分布窄、吸附量大、吸附速率快的特点, 其吸附能力较一般活性炭高1~10倍;而且再生容易, 工艺灵活性大 (易加工成布、毡等形式) , 以及不易粉化和沉降等特点, 因此在工业废气, 包括丙烯腈废气的处理方面得到了特别广泛的应用。

同时, 与其他类型吸附材料 (如颗粒状活性炭) 相比, 活性炭纤维的微孔容积大, 吸附容量高, 且具有良好的脱附性能, 因此可以利用ACF对废气进行价值回收。研究表明, 在相同条件下经过多次重复再生, 得到的活性炭纤维的饱和吸附曲线都非常接近, 因此理论上认为ACF可以多次再生而其吸附性能却不会发生大的变化, 因此得到了广泛应用。近年来利用ACF进行物料回收的工业化生产实例多见报道。

3 工程实例

3.1 废气来源

本文中丙烯腈废气来自于丙烯腈储罐顶部的排放气。丙烯腈储罐采用立式固定顶罐, 在储罐进料或者环境温度变化引起物料热胀冷缩过程中, 会排放出废气。前者产生的尾气俗称大呼吸尾气;后者俗称小呼吸尾气, 两者中均含有较高浓度的丙烯腈气体。因丙烯腈为有毒物质, 为避免影响周围环境, 故需对该尾气进行净化, 使之达到规定的排放标准后才能排入大气。具体参数如下:

废气组成 (mol%) :丙烯腈1.2%, 氮气98.8%;丙烯腈最大浓度24g/m3;

处理量:650Nm3/h;

处理后废气标准:执行《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 的二级标准, 即丙烯腈含量≯22mg/m3。

3.2 排放标准

根据《环境空气质量标准》 (GB3095-1996) 的划分标准, 净化后废气标准执行《大气污染物综合排放标准》 (GB16297-1996) 的二级标准, 按表2“新污染源大气污染物排放限值”的要求, 丙烯腈最高允许排放浓度为22mg/m3, 最大流量650Nm3/h时, 排放速率为0.0143kg/h。当最高排放浓度不变, 最大流量按稀释后总流量 (3000Nm3/h) 计算, 最大排放速率为0.66kg/h。最低烟囱高度15m时允许的排放速率为0.77kg/h, 因此本项目可采用最高允许排放浓度22mg/m3、烟囱高度15m为验收标准。

3.3 处理工艺选择

国内对高浓度丙烯腈废气的处理, 目前仍然以“吸附+催化燃烧”的联合处理工艺为主, 该法占地面积大、工艺过程复杂、控制要求严格, 而且造价昂贵。而随着工艺技术的进步, 利用活性炭纤维作为吸附介质, 通过提高吸附剂的吸附效率、吸附能力和吸附/解析的稳定性, 能够实现对废气一次吸附处理即可达标排放, 而且在占地省、投资少、控制灵活的基础上, 还能回收丙烯腈, 减少燃料消耗, 降低装置能耗, 提高项目的经济效益。

3.4 处理流程

来自储罐顶部的废气, 通过鼓风机鼓入新鲜空气, 一方面对废气加压输送, 另一方面将废气稀释至5g/m3, 方便处理。首先经过前过滤系统除去杂质并预热后, 进入活性炭纤维吸附槽内。吸附系统设置两组独立的吸附槽, 按照以下程序连续运行, 对废气中的丙烯腈进行吸附回收:

A槽:吸附—解吸—吸附

B槽:解吸—吸附—解吸

每个吸附周期大约15分钟。

吸附饱和后的活性炭纤维, 通入低压饱和蒸汽, 进行解析。解析后的含丙烯腈的废热蒸汽进入冷凝器通入冷却水冷却。冷凝下来的含丙烯腈的蒸汽凝液进入储槽集中收集和处理。未冷凝部分, 则循环至系统前置过滤器内, 重新经过风机送入吸附装置内进行重复处理。处理后的达标废气, 直接通过设置的排气筒高点直接排放。

处理过程采用PLC控制系统, 实现全自动操作, 最大限度的保证处理过程的稳定性、可靠性和安全性。

处理过程的示意流程如下:

4 结论

工程运行结果显示, 采用的活性炭纤维具有吸附速度快、吸附量大、寿命长、再生稳定等优点, 对丙烯腈的吸附率达到99.5%以上, 处理后的废气中丙烯腈含量不超过22mg/m3, 满足规范要求, 表明采用活性炭吸附法处理含丙烯腈废气得到了成功的应用。

摘要：丙烯腈属于国家安全监管总局首批重点监管的剧毒危险化学品, 因此对它的存储、使用、环保处理等均提出了更高的要求。本文以某仓储项目排放废气为例, 介绍了采用活性炭吸附法处理含丙烯腈废气的原理、方法、过程及处理指标等。

工艺废气 篇4

有机废气处理设备在结构上设计比较优化，设备的结构强度比较高，人们对这种设备比较喜爱。设备在运输的时候费用比较低，人们可以通过较少的投入，同时实现多种废气的净化工作。

有机废气处理设备是指用多种技术措施，通过不同途径减少损耗、减少有机溶剂用量或排气净化以消除有机废气污染。有机废气污染源分布广泛。

为防止污染，除减少石油损耗、减少有机溶剂用量以减少有机废气的产生和排放外，排气净化是目前切实可行的治理途径。

常用的方法有吸附法、吸收法、催化燃烧法、热力燃烧法、光催化氧化等。选用净化方法时，应根据具体情况由县选用费用低、耗能少、无二次污染的方法，尽量做到化害为利，充分回收利用成分和余热。多数情况下，石油化工业因排气浓度高，采用冷凝、吸收、光催化氧化、直接燃烧等方法；涂料施工、印刷等行业因排气浓度低，采用吸附、光催化氧化、催化燃烧等方法。

有机废气处理设备-山东昊威环保科技

1、冷凝回收法：把有机废气直接导入化工尾气回收装置吸附、吸收、解板、分离，可回收有价值的有机物，该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于制药、化工行业，印刷。

2、吸收法：一般采用物理吸收，即将废气工业尾气吸收液进净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收；本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，但需配备加热解析回收装置，设备体积大、投资较高。

一般采用活性炭吸附法：通过活性炭吸附废气，当吸附饱和后，脱附再生，将废气吹 脱后催化燃烧，转化为无害物质，再生后的活性炭继续使用。当活性炭再生到一定次数后，吸附容量明显下降，则需要再生或更新活性炭。

活性炭是目前处理有机废气使用最多的方法，对苯类废气具有良好的吸附性能，但对烃类废气吸附性较差。

3、直接燃烧法：利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧，将混合气体加热，使有害物质在高温作用下分解为无害物质；本法工艺简单、投资小，适用于高浓度、小风量的废气，但对安全技术较高。

4、催化燃烧法：把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水；本法起燃温度低、节能、净化率高、操作方便、占地面积少、投资投资较大，适用于高温或高浓度的有机废气。

5、吸附法：

（1）直接吸附法：有机废气经活性炭吸附，可达95%以上的净化率，设备简单、投资小，但活性炭更换频繁，增加了装卸、运输、更换等工作程序，导致运行费用增加。

（2）吸附-回收法：利用纤维活性炭吸附有机废气，在接近饱和后用过热水蒸汽反吹，进行脱附再生；本法要求提供必要的蒸汽量。

6、光催化氧化：

是运行了半个世纪的一种废气治理方法，得到国家环保部推荐的一种方法。综合了吸附法、催化燃烧法、低温等离子体的优点，采用新型催化剂材料，大大降低能耗。本法具有运行稳定可靠、投资省、运行成本低、维修方便等特点，适用于大风量、低浓度的废气治理，是目前国内治理有机废气处理较成熟、实用的方法。

工艺废气 篇5

关键词：汽车制造,涂装,废气,处理方法

汽车制造业是一个高污染的产业, 涂装是汽车制造业中的高能耗、高污染环节, 随着国家环保法规、节能减排措施的日益完善和加强, 如何选择合适的废气处理方式, 减少VOC排放、提高废热利用, 是每个涂装工艺技术人员必须思考的问题。下面笔者将对汽车涂装废气的来源、处理技术方法进行分析。

一、涂装废气来源和特性

涂装车间废气主要来源于喷涂挥发的漆雾和溶剂挥发的蒸气。涂装过程中产生的废气主要来源包括:喷漆室排放废气中的主要有害成分, 即喷漆过程中挥发的有机溶剂, 主要包括芳香烃、醇醚类和酯类有机溶剂;晾置室废气, 面漆在喷涂之后、烘干之前要进行流平晾置, 在晾干过程中有机溶剂进行挥发, 晾置室排放废气的成分与喷漆室排风废气的成分相近, 但不含漆雾, 有机废气的总浓度比喷漆室废气偏大, 通常与喷漆室排风混合后集中处理。调漆间、废水处理间也有类似的有机废气排放;烘干室废气, 烘干废气的成分比较复杂, 包含有机溶剂、树脂固化、热分解生成物等, 电泳涂料与中涂面漆烘干均有废气排出, 但成分与浓度差别较大。

二、废气的处理方法

(一) 喷漆室、晾置室废气处理方法。

喷漆室、晾置室、调漆间和废水处理间的废气, 属于低浓度、大流量常温废气, 废气的浓度一般在排放限值以内, 涂装工厂都采取集中单点、高空排放的办法, 排放高度符合GB 16297-1996规定。国外有的涂装企业对喷漆室和晾置室的废气进行处理, 需几种废气处理方法结合进行处理。如吸附转轮 (ADW) 方法:先利用特定的固体材料 (如活性炭、沸石) 的特性将气体或蒸汽吸附在其表面, 随后进行解吸, 浓缩的废气采用催化燃烧或蓄热式热力燃烧的方法进行处理。该处理方式对大风量的废气处理成本较高, 目前国内基本没有应用。只有从源头采用静电喷涂机器人、中低压喷检、高固体分涂料或水性涂料等技术提高涂装效率, 才是减少喷漆室、晾置间废气排放有效、可行的途径。

(二) 烘干室废气处理方法。

电泳、中涂面漆的烘干室排出的废气一般都含有油烟, 且属于中高浓度、高温废气, 适合采用燃烧的方法处理, 使有机污染物转换成无害的CO2与H20。

1. RTO蓄热式氧化法。

利用高效蓄热材料 (如陶瓷) , 通过废气气流的程序切换, 自动循环切换废气流向, 将燃烧废气的废热贮存在蓄热材料中, 用于下一阶段进入的废气预热, 提高废气进气温度, 与天然气在燃烧室进行充分的混合、燃烧, 生成CO2、和H20。废气的处理效率可达99%, 废热回收效率可达95%以上, RTO蓄热式氧气法运行能耗较低, 但RTO废气处理设备一次性投资较高, 对废气流量较小的废气处理不经济。

2. TAR回收式热力燃烧法。

TAR是一种将处理有机废气和向汽车涂装生产线提供热能这两种功能合二为一的系统, 既处理了有机废气, 又节省了能源消耗, 是一种运行成本较低的有效方法。TAR具有如下显著特点:有机废气氧化温度为800℃左右, 分解率可以达到99%以上, 使用多级热回收, 涂装烘干加热系统中废气出口温度可以控制在160℃以下;设备的使用寿命很长, 有机废气的处理量可达5:1的调节比。TAR烘干炉, 涂装的废气处理与热利用效率均较高, 但目前国内TAR烘干炉运行不稳定, 引进的TAR烘干炉成本较高。

3. 四元体直接燃烧法。

国内的部分涂装线采用了一种与TAR相近的, 将烘干废气作助燃空气引到燃烧室中燃烧, 即烘干加热与废气燃烧“四元体”。根据部分零部件涂装企业调查, “四元体”对废气处理有一定效果, 但废气处理方式效果不充分, 处理后的废气经常不能满足GB 16297要求, 主要原因是进入燃烧室的废气没有经过预热达不到反应温度, 混合气体燃烧停留时间短于反应所需时间。

4. RCO蓄热式催化氧化法。

蓄热式催化氧化设备 (RCO) 一般采用钯、铂作为催化剂, 可将大多数有机废气的氧化温度降到315℃左右, 该催化燃烧系统较适用于采用电加热的场合, 目前存在的问题是避免催化剂中毒失效。

5. 生物处理法。

生物处理法是借助微生物的分解、氧化和转化等机制, 将污染物完全分解氧化成CO2、H2O等无害物质。生物处理法适用于中、低浓度的有机废气处理。具有投资少、运行费用低、二次污染小等优点, 是一种环保的污染治理技术。这种方法的主要不足之处有:对气体水溶性和生物降解性有要求, 反应器启动、微生物驯化和处理过程持续时间较长, 运行中必须提供足够的营养元素和氧气等。

6. 冷凝法。

冷凝法是将废气降温至VOC成分的露点温度以下, 使之凝结为液态后加以回收的方法。多用于高浓度、成分单纯且具回收价值的VOC废气处理, 很少在涂装废气处理中采用。

三、结语

随着国内外对环境质量的要求不断提高, 挥发性有机废气的治理日趋严格。上述涂装废气的处理方法, 各有其利弊, 应根据汽车涂装废气的特点、不同处理方法的效果和成本采取切实有效的处理方法, 满足排放标准, 保护环境。在实际应用中, 还可采用几种方法的组合, 使废气治理取得更好的效果。

参考文献

[1].王升建, 王英, 任朝峰.新型涂装废气处理技术[J].汽车制造业, 2007

[2].胡新意, 胡国良, 高长清.汽车涂装废气处理技术[J].汽车工艺与材料, 2009

工艺废气 篇6

关键词：不锈钢退火酸洗线,NOx废气,SCR,GJ-HC型,低能耗

1引言

根据《2014中国环境状况公报》中统计的数据, 2014年全国氮氧化物排放总量约为2078.0×104t, 其中工业源为1404.8×104t[1], 贡献率达到了约68%。根据中国特钢企业协会不锈钢分会统计, 2006年起, 近十年来中国不锈钢粗钢产量及钢材产量已稳居世界第一;2014年不锈钢粗钢产量2169.2×104t, 同比增加270.8× 104t, 增长14.27%[2]。在不锈钢退火酸洗生产线的工艺设计上, 通常采用混酸 (氢氟酸和硝酸) 酸洗工艺, 具有酸洗速度快、酸洗效果好的优点, 而在酸洗过程中会产生大量高浓度的NOx废气, 由于该废气中NO2的含量较高, 一般表现为烟囱冒黄烟现象, 并对大气环境造成严重危害。随着不锈钢生产线的增长, 势必带来更多的NOx废气排放, 为保护大气环境、降低雾霾天气出现的频次, 必须寻找一种适宜的且责任主体企业可以接受的方法对NOx废气进行无害化处理。

2 SCR法处理NOx废气机理

目前, 国内外学者对工业排放NOx废气进行了几十年的理论研究及工程化技术应用, 归结来说常规烟气脱硝的技术大致可分为湿法和干法两类。湿法分别有采用水、酸、碱液吸收法, 氧化吸收法和吸收还原法等;干法有选择性非催化还原法 (selective non- catalytic reduction, SNCR) 、 选择性催化还原法 (selective catalytic reduction, SCR) 、 非选择性催化还原法 (non- selective catalytic reduction, NSCR) 、分子筛、活性炭吸附法、等离子法及联合脱硫脱硝法等[3,4,5]。由于湿法脱硝的效率相对较低 (介于30% ~70%) 、容易造成二次污染 (从气体污染转向水体污染) 、新环保标准越来越苛刻等多方面的原因, 造成了湿法脱硝工程化应用越来越少, 仅限于低浓度NOx的废气处理。工程上运用最多的烟气脱硝技术是干法中的SCR法及SNCR法[6,7,8]。SNCR法一般应用于850℃~1100℃的烟气直接脱硝, 受温度条件限制应用领域相对较窄。

SCR法是指在合适催化剂的作用下, 以NH3、CO或碳氧化合物等作为还原剂, “有选择性”地与废气中的NOx反应并生成无毒无污染的N2和H2O。其中NH3- SCR技术较为成熟可靠, 目前已在全球范围, 尤其是发达国家中得到广泛应用[9]。以NH3为例, 主要化学反应方程式如下:

通过选择合适的催化剂, 同时喷入还原剂NH3 (尿素、氨水、 氨气均可) , 上述反应可以在120℃~600℃的温度范围内进行。在反应过程中, NH3可以选择性地和NOx反应生成N2和H2O, 因此反应又被称为“选择性”[10]。

国内外常规不锈钢退火酸洗生产线酸洗工艺设计参数如下: 混酸酸洗段的酸液由100g/L~200g/L的硝酸 (HNO3) 和30g/L~ 60g/L的氢氟酸 (HF) 组成, 酸洗温度为40℃~65℃。所产生的酸性废气主要由硝酸和金属反应产生的氮氧化物, 一定量的HNO3和HF及其硝酸盐分混合的水蒸气和空气等不凝气组成。其废气中NOx浓度约在1000mg/m3~10000mg/m3, HF含量大约在100mg/m3~200mg/m3。对于其中的硝酸和氢氟酸主要是通过喷淋的方式进行吸收, 而对于其中的氮氧化物则主要通过SCR法进行去除[3]。

3 SCR法处理NOx废气工艺

对于SCR法处理不锈钢退火酸洗NOx废气工艺而言, 其核心为脱硝催化剂的选取和SCR反应装置的设计。2009年之前不锈钢退火酸洗NOx废气SCR法处理技术一直被欧洲国家垄断, 近年来国内已有公司成功开发出了酸洗NOx废气SCR处理设备及脱硝催化剂, 并已经成功应用于宝钢、太钢等国内大型不锈钢厂。

3.1脱硝催化剂的选取

借鉴于燃煤电厂的脱硝经验, 目前国内不锈钢退火酸洗线大多选用V2O5/Ti O2系催化剂进行NOx废气的SCR处理。但与燃煤电厂NOx废气的性质相比较而言, 不锈钢退火酸洗线废气具有温度及粉尘含量相对较低、NO/NO2比例较高、NOx浓度非常高的特点。因此本研究以某环保公司自主研发的GJ- HC型低温催化剂作为SCR装置的反应触媒, 该款脱硝催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为载体、稀土元素为活性成分, 利用纳米组装和灌注的方法将金属盐注入介孔分子筛的孔道中制备了一种在低温状态下具有高效脱硝性能的复合型催化剂[11]。从表1可知, 与V2O5/Ti O2系催化剂相比, GJ- HC型催化剂的最佳反应温度降低了120℃, 反应后烟囱排气平均温度也降低了70℃, 从而一方面可以节省加热废气至催化反应温度所需的能源 (天然气或电加热) , 另一方面低温反应也在一定程度上降低了整套设备的维护保养频次和延长了其使用寿命。

3.2 SCR工艺流程设计

按照某不锈钢厂棒材混酸酸洗线提供的设计资料, 废气中氮氧化物浓度约为1000mg/m3~5000mg/m3, 标态风量约为20000Nm3/h, 通过理论计算低能耗SCR反应系统设计参数如下: 空速为5000h-1、催化反应温度为260℃, GJ- HC型催化剂用量为4.0m3, 烟囱出口NOx浓度低于150mg/m3, 即《轧钢工业大气污染物排放标准》GB28665- 2012中要求[13]。整套SCR反应系统以GJ- HC型催化剂为反应触媒, 以氨水作为还原剂, 工艺流程图如图1所示, 主体设备主要包括: (1) 填料洗涤塔, 用于去除大部分的HF和少部分的HNO3; (2) 前置预热器, 用于对废气进行预热, 防止低温废气在气气换热器内结露; (3) 气气换热器, 用于进出烟气的换热, 一方面升高进气温度, 另一方面降低排气温度; (4) 燃烧预热器, 将进气温度加热到反应温度; (5) 还原剂混合器, 将喷入的氨气与废气进行充分混合; (6) SCR反应器, 内置GJ- HC型催化剂, 混合废气进行选择性催化还原反应的场所。从工艺设计及场地布局来分析, 整体SCR反应系统具有反应温度低、占地面积小、节能环保效果显著等优势。

3.3节能效益理论计算分析

与V2O5/Ti O2系催化剂相比较, GJ- HC型催化剂在满足出口烟气NOx浓度达标的前提下, 节能优势非常明显。V2O5/Ti O2系催化剂SCR反应系统烟气出口温度为190℃, GJ- HC型催化剂SCR反应系统烟气出口温度为120℃。以某不锈钢厂棒材混酸酸洗线NOx废气烟气量20000Nm3/h为例, 可作如下计算:

Q:进入系统的风量, 为20000Nm3/h ;W:气体升温所需要的热量, kcal/h;ρ:标况下空气密度, 1.293 kg/m3;C:标况下空气的比热值, 0.24 kcal/kg;天然气的热值q为8600 kcal/Nm3。

按照以天然气为能源进行计算, 则每小时节约的天然气量为:

以天然气价格为3.50元/Nm3, 则每小时节约的费用为176.82元; 一年按照7000小时生产来计算, 则每年节约的费用为123.78万元。

3.4环境效益分析

在《国家危险废物名录》 (2008版) 中明确指出[14], 催化剂 (钒钛系) 属于危险废弃物, 在名录中位于412号, 会对环境造成二次污染;与钒钛系 (V2O5/Ti O2) 催化剂相比, GJ- HC型催化剂的活性成分为稀土元素, 不含有《国家危险废物名录》中的成分, 因此, GJ- HC型催化剂不属于危险废弃物, 从源头上控制了危险废弃物的产生, 有利于保护生态环境。

4结语

4.1不锈钢退火酸洗过程中产生大量的NOx废气, 选用合适的催化剂应用于SCR法进行处理可显著降低废气中NOx的浓度, 减轻其对环境的危害, 降低雾霾天气出现的频次。

4.2低能耗SCR法选用GJ- HC型催化剂作为反应触媒, 催化反应温度为260℃, 反应温度低、占地面积小、节能环保效果显著等优势, 且满足烟囱出口NOx浓度均低于150mg/m3的国家标准排放要求。