工业尾气（精选3篇）
工业尾气 篇1
降低工业企业外排尾气中SO2、SO3的含量, 从源头上减少酸性气体的排放量, 是各重工业企业面临的一个重要课题。“十二五”期间, 国家计划到2015年SO2的排放量由2010年的2 267.8万吨, 减少到2 086.4万吨, 减少8%[1]。目前, 国家明确要求已经建成的工业企业尾气中SO2≤960 mg/Nm3, 新建的项目工业炉窑尾气中SO2≤850 mg/Nm3, 而河南省地方政府制定并将于2013年开始执行的地方标准, 将尾气中SO2限定在≤400 mg/Nm3[2], 国家修订拟将执行的GB13271-2001《锅炉大气污染物排放标准》对其中的燃煤锅炉执行的也是这一标准[3]。同时, 对尾气中的尘、重金属含量等也都作了明确的要求。地方环境监测部门在企业的排放烟囱中, 也大都装有在线监测装置, 超标排放必将受到相应的惩罚甚至停产的处理。所以, 在我国能源结构以煤为主的大前提下, 企业采用何种脱硫技术去应对政府、社会的严格的环保要求, 达到企业经济效益与社会效益的有机统一, 是许多工业企业面对的一个共性问题。
1 部分企业目前常用的尾气脱硫技术
1.1 石灰法
利用石灰中的活性成分:氧化钙、氢氧化钙等与尾气中的SO2、SO3反应, 生成石膏、半石膏的技术。反应简式如下:
该技术应用中的传质设备主要是吸收塔, 液固分离设备是板框压滤机等[4,5,6,7]。该技术成熟、稳定, 投资额中等, 硫的单级吸收率在95%以上, 运行过程中的管道堵塞不很严重。但该技术的主要缺点是渣量大, 渣的成分受尾气成分的影响, 若脱硫尾气中含有砷、铅等有毒、有害元素, 吸收所产生的渣, 往往是危险废弃物, 按国家要求需要建有专门吸收渣的堆场。
为了克服石灰湿法脱出废气中二氧化硫的缺点, 有关工程人员又开发了循环流化床脱硫技术[8]。它是利用干粉状的石灰钙基脱硫剂, 在循环流化床内与气相中的二氧化硫反应, 生成干式石膏的一种脱硫技术。与湿法的石灰脱硫技术相比较, 无需石灰制浆系统, 它投资少, 仅为湿法脱硫系统的~50%, 产出的渣量也少, 但硫的吸收率低, 仅为~85%, 仅能作为初步脱硫措施。
1.2 钠碱法
即用氢氧化钠溶液吸收尾气中的二氧化硫:
该技术脱硫效率高, 设备运行稳定, 但由于液碱的价格较高, 脱硫的成本也较高。为此, 许多企业用价格相对较低的纯碱代替液碱, 即:
为了进一步降低企业脱硫的运行成本, 针对部分尾气中的二氧化硫含量相对稍高的情况, 部分企业又开始了利用尾气中的二氧化硫制取亚硫酸钠的尝试, 这就需要添加一些后续化工设备, 如:净化、浓缩、闪蒸、干燥等, 这样以来就会使企业的尾气脱硫的运行效益大打折扣。该种脱硫方法在尾气中二氧化硫浓度稍高, 且尾气中的杂质含量较少的情况下, 企业的效益会稍较明显。
为了降低氢氧化钠的使用量, 减少烟气的治理奋勇, 部分烟气排放单位采用Na OH溶液作为吸收剂, 吸收烟气中的SO2, 生成Na2SO3和Na HSO3。将此浆液用Ca (OH) 2再生, 再生后液循环使用, 再生后渣氧化生成石膏丢弃。该法的优点:是吸收效率较高, 碱耗量小, 吸收部分设备管道不易结垢, 投资较低, 运行费用少。但缺点是碱液的再生系统效率低, 渣不易固液分离, 产生的石膏无法处理, 随意丢弃, 会造成环境的污染, 也是法律所不允许的。
1.3 氨法
利用液氨吸收尾气中的二氧化硫, 同时也可制备硫酸铵的方法。该法也能高效脱出尾气中的二氧化硫, 但吸收剂氨的来源、产品硫酸铵的销售, 往往渠道不畅, 也限制了该法的发展。
1.4 氧化锌法
以Zn O浆液作为吸收剂, 烟气在塔内与上部喷淋浆液逆流接触, 吸收SO2后, 从塔顶排空;吸收后的Zn SO3和Na HSO3, 浆液经液固分离后, 滤液重新配浆, 渣送至焙烧系统进行热分解或送入酸浸系统进行浸出处理, 浸出过程的废烟气再返还至制酸系统。该法的优点是适合锌冶炼行业, Zn O吸收剂易得, 脱硫渣可热分解, 或酸浸, 与常规流程的锌冶炼系统进行结合, 设备投资较较低。但缺点是浆液易沉积, 设备极易堵塞, 溶液含氟氯高, 对锌电解造成明显的影响等。
此外, 受企业所在地理位置、原料来源、与企业现有工艺流程的结合等多种因素的影响, 企业可以采用的其它脱硫技术如:海水法、氧化镁法等。
2 两种新型的尾气脱硫技术
2.1 活性焦法[9,10,11]
该技术的作用原理, 就是利用活性焦吸附能力和活性焦表面的活性位, 吸附尾气二氧化硫和氧气, 在活性焦表面活性位的催化作用下, 发生如下反应:
当活性焦吸附饱和后, 再对饱和后的活性焦进行加热、解吸, 利用活性焦的还原性质使之还原产生高浓度的二氧化硫, 而部分活性焦被消耗。所产生的高浓度的二氧化硫气体或者返回企业现有的制酸系统, 或者可以制成液体二氧化硫进行销售。活性焦脱硫法, 在脱硫的同时, 还可以脱出尾气中的尘、硝, 即NO2等。其脱销的原理是吸附后的氮氧化物在通入的少量氨气的作用下, 发生如下反应:
为了克服活性焦解吸时能耗较高的问题, 活性焦在进行解吸时, 部分技术单位 (第六化学建设公司、四川大学) 用水淋洗进行解吸, 而不是加热用活性焦还原, 水洗产出的稀酸送污水处理站处理后达标排放。
活性焦脱硫技术, 对于50 000 Nm3/h的气量, 投资~3 000万元, 年运行费用~1 000万元。这几年随着中国环境治理成本的提高, 该技术的提供者如: (如上海克硫公司等) 已在部分钢铁厂烧结尾气、铅锌冶炼企业制酸尾气方面得到一定的推广和普及。该技术如能将来使吸附后的活性焦解吸尾气产出固体硫磺, 那么这种干法脱硫技术将会能够得到进一步的推广和应用。
2.2 有机胺 (离子液) 法
国外有机胺的吸附脱硫技术是加拿大Cansolv公司为专利权人的技术[12], 国内的离子液是成都华西某化工吸附研究所的专有技术[13]。二者实质吸收剂都是二元胺的吸收反应, 其反应式如下:
吸附时:RNH2+H2O+SO2=RNH3++HSO3-
解吸时:RNH3++HSO3-=RNH2+H2O+SO2
该技术在解吸时, 可以根据用户的选择, 将解吸后的高浓度二氧化硫气体返回制酸系统, 或生成液体二氧化硫, 或生成硫磺。
国外该技术是Consolv公司的专利技术, 在国外厂家应用较多, 尤其是在石化冶炼尾气的处理上。国内成都的某单位的离子液技术, 已在攀枝花钢铁公司烧结尾气、内蒙的紫金矿业锌冶炼制酸尾气[14]等单位上得到成功的应用。该技术除投资大、运行费用高外, 突出的优点是二氧化硫的吸附效率高, 产品解吸彻底, 没有二次污染。相信该技术在不久的将来, 随着中国环境治理成本的进一步提升, 会在中国得到进一步推广和应用。
3 脱硫技术的展望
随着中国经济的持续发展和结构的优化、升级, 人们的环保意识越来越强, 国家的环境政策也会更加严厉。各工业企业中二氧化硫排放企业, 寻找高效、经济、先进的脱硫技术势在必行。与其它脱硫技术相比较, 活性焦脱硫技术, 属于干法脱硫技术, 脱硫过程中还可脱硝、除尘等。有机胺脱硫技术高效、干净, 不易在运行的过程中再次产生废固、废水方面的二次污染。虽然活性焦和有机胺脱硫技术的设备投资高、运行成本高, 但相信随着国家污染排放惩处机制的建立和导向机制的形成, 这两种脱硫技术将会有较广阔的应用市场。另一方面, 部分新型脱硫技术的研发如:将尾气中的二氧化硫还原成固体硫的技术, 如能找到或设计出新型、高效的催化剂或催化体系, 并进行工业化的试验, 试验成功后也将进一步促进尾气中脱硫技术的进展, 为中国向大气污染宣战作出贡献。
工业尾气 篇2
一、催化氧化反应机理
丙烯腈装置正常生产时需在吸收塔顶排放一股气体, 称为吸收塔尾气 (AOG) , 该尾气中主要成分为氮气、水蒸气、二氧化碳, 同时含有一定量的一氧化碳、氮氧化物、丙烯腈、氢氰酸、丙烯及丙烷等有害物质, 直接排人大气将对环境造成污染。利用催化氧化法在Süd-Chemie Inc贵金属铂、钯金属蜂窝催化剂的作用下, 在200~600℃的条件下催化氧化丙烯腈尾气中的挥发性有机物, 形成对环境无害的二氧化碳和水, 催化氧化反应如下:
丙烯腈尾气中氮氧化物的处理采用Süd-Chemie Inc的V/Ti陶瓷蜂窝催化剂在310~400℃的条件下, 利用补加氨将丙烯腈尾气中的氮氧化物还原成为对环境无害的氮气和水, 催化还原反应如下:
(2x+4) /3NH3+NOx+O2=[ (x+2) /3+1/2]N2+ (x+2) H2O
二、催化氧化工艺流程
本系统采用催化氧化技术 (CO) 和选择性催化还原技术 (SCR) 处理丙烯腈装置吸收塔塔顶排出的丙烯腈尾气。吸收塔顶部排出的丙烯腈尾气首先经分离罐分离游离水, 游离水经废水泵P2102送至P110A泵入口, 尾气通过增压风机C-2101增压后进入本系统, 然后与空气鼓风机C-2102补充燃烧所需的空气以及循环风机C-2103循环回来的高温循环气体混合, 经尾气换热器E-2101加热后混合, 经电加热器E-2102进一步混合后进入CO反应器R-2101, 在CO反应器R-2101中进行催化氧化反应, 将有害的挥发性有机物转化为二氧化碳和水。从CO反应器R-2101出来的净化气体进入蒸汽过热器E-2103、余热锅炉B-2101回收部分热量后进入SCR反应器R-2102, 尾气中的NOx在SCR催化剂作用下与补加的氨进行选择性催化还原反应, 将尾气中的NOx还原成N2和水, 然后净化尾气经尾气换热器E-2101回收热量后排入烟囱。在整个反应过程中产生4~10吨/小时, 4.2MPa (G) 、430℃的过热蒸汽。
三、装置运行情况及问题处理措施
2012年10月AOGC装置开工, 主要有以下问题: (1) 增压风机震动超标, 处理措施:对风机入口管线进行固定; (2) 系统用风量有时低于循环风机的最小流量, 造成风机喘振, 处理措施:在循环风机出入口之间增加一条跨线, 保证风量在风机的最小流量之上。经过改造后, 系统运行稳定, 产生的4.0兆帕蒸汽并入大庆石化公司4.0兆帕蒸汽管网, 降低了装置能耗。一段时间后, 对处理后的排放尾气进行分析数据如下:
从上表可以看出吸收塔放空尾气经过AOGC系统处理后, 完全达到了国家排放标准。
结论
1. 丙烯腈尾气处理系统 (AOGC) 运行正常, 实现了连续稳定运行。
催化氧化反应器和催化还原反应器运行稳定, 贵金属催化剂和陶瓷蜂窝催化剂催化性能良好, 催化反应迅速。
2.
系统运行过程中对丙烯腈尾气处理系统 (AOGC) 装置净化尾气中污染物指标进行测定, 经吸收塔尾气处理系统 (AOGC) 处理后的丙烯腈尾气中非甲烷总烃、丙烯腈、氮氧化物、氰化氢、均能达到国家规定环保排放标准, AOGC系统排放烟囱不冒黄烟。
参考文献
工业尾气 篇3
1.1 制氢尾气的来源
改革开放三十几年来, 随着我国钢产量的稳步提升, 焦碳产业也日益发展壮大起来。1979年, 我国焦碳年产量4892万吨, 截止2012年2月, 我国焦炭月产量3430.4万吨, 仅2012年1~2月焦炭累计产量达6893.2万吨。在煤碳炼焦过程中, 产生大量的焦炉煤气 (coke oven gas) , 它的主成分是H2, CH4和CO等可燃性气体。目前采用变压吸附制氢技术 (Pressure Swing Adsorption, 简称PSA) 从焦炉煤气中提取纯度为99.9%以上的氢气, 这种方法是解决焦炉煤气的有效途径。它的特点在于:制氢纯度高, 操作方便, 易于实现自动化, 可完全实现计算机控制, 吸附剂使用时间较长, 现广泛使用PSA吸附剂, 它失活后还可再生。
1.2 制氢尾气的组成
将氢分离, 还会产生大量高沸点尾气。据实验数据分析, 来自济钢冷轧北区 (原彩板厂) 煤气制氢站, 使用焦炉煤气制氢, 制氢产生的煤气尾气主要成分是:H 25%~10%, O2 0.4%~0.8%, N26%~10%, CO 10%~16%, CO2 3%~6%, CH4 46%~56%, CmHn2%~4%;平均压力0.8 MPa;平均热值29 308 k J/m3。制氢尾气所产生的热量比制氢前的焦炉煤气的热量高约80%。按照厂区内机组的实际产量, 每小时的制氢尾气大约有800 m3[1]。每天不间断运行, 按照一年320 d生产日, 可计算得出每年排放到空气中的有害气体 (尾气) 达620万m3。对环境造成严重污染, 并且不满足现代社会公众对厂区的要求, 若不进行设备改造, 机组就要关停。特别对于生活在厂区的人们, 危害很大, 引起了社会的关注。但若是只对尾气进行过滤, 成本就会大大提高。针对这一问题, 已经提出了改造方案并进行了实施, 既消除了空气污染, 又对尾气进行了回收利用。
2 原设计缺陷
在冷轧厂 (南区) 退火机原设计用于镀锌退火炉, 但由于镀锌断续生产, 所以制氢后的煤气尾气只能经放散管直接排放到大气中。每小时实际放散的煤气尾气在1000m3左右, 致使冷轧北区存在较大的安全隐患, 造成周围大气环境污染和大量高热值的煤气资源白白浪费。每年尾气放散量为620万m3, 排放到空气中造成了环境大面积污染, 浪费了大量能源。而且退火机组和酸再生机组的生产组织过程中, 又存在着煤气使用的矛盾, 两机组都通过一根管道使用焦转混合煤气。退火机组所需煤气热值最高为2000kcal, 而酸再生机组所需煤气最低热值为2100 kcal, 目前通过煤气管道输送到冷轧的焦转混合煤气的热值为2000~2100 kcal, 也就是说集团公司向冷轧输送的焦转混合煤气的热值刚达到冷轧退火机组所需的上限和酸再生机组的下限, 为此, 酸再生机组往往由于煤气热值不够被迫停产, 造成酸洗线产生的废酸处理不掉, 从而经常造成酸洗-轧机生产线的非计划停产, 并且由于酸再生的停产使得煤气输送管道中压力不断变化, 从而影响了退火机组温度的不稳定。
3 改造设计
计划一:如果把煤气制氢站放散的尾气直接引到镀锌线, 得出结论, 尾气可完全满足还原退火炉的需要。镀锌线还原退火炉每小时用焦炉煤气量约为1300m3, 经过计算, 得到还原退火炉每小时所需尾气量为742m3[2]。在镀锌机组还原退火炉和制氢机组同时连续生产的情况下, 制氢机组产生的尾气仍约有58m3放散掉, 尾气利用率为92.75%。该改造于2010年8月份对该方案进行了实施, 效果完全可行。但是这种方法不能完全解决制氢尾气的回收。
计划二:如果把煤气制氢站放散的高热值尾气引到酸再生, 尾气不足部分可用原焦转混合煤气补充, 可以最大限度发挥酸再生机组的生产能力, 这样既可消除煤气制氢尾气放散存在的安全隐患, 减少焦转混合煤气的使用量, 又能保证冷轧北区周围的大气环境不受煤气污染, 还能解决煤气放散浪费的问题, 可谓一举多得。经过反复论证后, 决定将制氢尾气引到酸再生机组。
酸再生机组是冷轧工序的辅助机组, 它主要用来处理酸洗线产生的废盐酸。废盐酸成分包括游离盐酸 (HCl) 以及氯化亚铁 (Fe Cl2) 。酸再生焙烧炉一直是和退火机组共用一根煤气管道。在酸再生设备 (ARP) 中, 废盐酸首先在文氏管洗涤塔内由传导热进行浓缩, 来自焙烧炉的废气温度将在此从400℃降低到大约90℃[3]。在上述过程中, 焙烧炉的主要燃料是焦转混合煤气, 消耗量1800m3/h。焦转煤气的组成成分为焦炉煤气和转炉煤气, 它们的比例为1:9, 综合热值达到8364~9200KJ/m3。
综合以上分析, 我们把制氢尾气引入到酸再生机组作为焙烧炉的燃料使用, 解决的焙烧炉的燃料问题。同时, 测得尾气平均压力0.8 MPa;平均热值29308k J/m3, 高于酸再生焙烧炉用气设计压力 (0.1 MPa) , 为保证焙烧炉的安全稳定生产, 我们在新增管路上设计了一套煤气减压阀, 用以保障焙烧炉用气压力的稳定。该方案投资大, 设计复杂, 整改周期较长, 优点是尾气利用效率高, 尾气利用率可达到100%。第二种方案于2012年10月进行了实施, 效果很好。方案简图如下。
4 改造后带来的经济社会效益
经过对制氢机组工艺的改造, 增强了对煤气中萘、硫化氢的预处理能力, 基本解决了三级压缩单元控制阀的堵塞问题, 实现了制氢机组的稳定运行[4], 使机组的检修周期由原来的一周一次变成了四周一次的正常计划检修, 提高了机组的作业率;通过对制氢尾气的回收利用, 每年可节省焦炉煤气534万m3, 按目前焦炉煤气0.82元/m3的价格计算, 则每年可直接创造经济效益437.88万元, 同时减轻了环境污染, 创造了社会效益。
摘要：制氢尾气不能回收利用, 造成环境污染、能源浪费。该文通过对焦炉煤气变压吸附制氢技术的原理解释, 解决济钢冷轧厂的制氢尾气的回收改造问题。此项技术虽然具有投资小, 产量大, 技术安全等优点, 但由于长期以来, 原设计方案将制氢尾气大量散到空气中, 造成大面积环境污染。该文针对制氢尾气的组成成分, 对旧尾气管路进行改造, 将制氢尾气引到酸再生机组, 变废为宝, 这样既可消除煤气制氢尾气放散存在的安全隐患, 减少焦转混合煤气的使用量, 又能保证冷轧北区周围的大气环境不受煤气污染, 还能解决煤气放散浪费的问题。
关键词：制氢尾气,变压吸附,回收率,高压
参考文献
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