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尾气净化处理,尾气冷凝分凝回收

发布者:root
时间:2018-10-15
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随着中国工业多年快速发展,传统生产方式给中国的环境带来越来越大的压力,空气质量下降、水污染和食品安全问题频发,人们的生活受到越来越严重的影响。中国的环境问题,目前尤为突出的是空气污染、水污染等问题,亟待解决。在大气污染方面,工业废气处理与净化被越来越多的要求。

 

一、工业废气概念
    工业废气指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称。工业废气包括有机废气和无机废气。


    有机废气主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类、酯类和胺类等。有机废气包括:甲苯、甲醇、二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、甲基异丁基酮、甲基丙烯酸甲酯、三甲胺、甲乙酯、乙醛、乙烯酯、二乙酯、碳酸亚乙烯酯、丙酮、己烷、苯、苯胺、硫醇、硫醚等非甲烷总烃等有机溶剂挥发气体和有机废气、DMF,漆雾及原药本身的异味等。


    无机废气主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、卤素及其化合物、烟尘粉尘等。无机废气包括: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、硫化氢、硫化物、氟化物、氨气、氯、氯化氢、硫酸(雾)铅汞、铍化物、烟尘及生产性粉尘等。

 


未经处理的工业废气被大量排放到空气中

 

 

二、工业废气的来源
    工业废气的来源非常广泛,化工厂,电子厂,印刷厂,喷漆车间,涂装厂,食品厂,橡胶厂,塑料厂,镀锌车间,涂料厂,石化行业等均是工业废气的产生来源。下表列出一部分工业废气的来源。

 

 


三、工业废气的危害

    工业废气及烟尘、生产性粉尘排入大气,会污染空气。这些物质通过不同的途径呼吸道进入人的体内,有的直接产生危害,有的还有蓄积作用,会更加严重的危害人的健康。危害如下:


(1)对人体健康的危害:世界卫生组织称,2012年空气污染造成约700万人死亡(部分人死亡原因与室内/外空气污染均有关),也就是全球每八位死者中就有一位。大气污染物对人体的危害是多方面的,主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍,以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。

 

(2)对植物的危害:大气污染物,尤其是二氧化硫、氟化物等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度很高时,会对植物产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使叶枯萎脱落;当污染物浓度不高时,会对植物产生慢性危害,使植物叶片褪绿,或者表面上看不见什么危害症状,但植物的生理机能已受到了影响,造成植物产量下降,品质变坏。


(3)对天气和气候的影响:大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的。比如,在现代工业生产中,由于有机溶剂具有易挥发的特性,在生产过程中不可避免的排放出含有大量有机溶剂成分的尾气,既造成了有机溶剂的损耗和浪费,又污染了环境,这不仅加大了企业的运营成本,而且随着国家对环保政策的执行力度越来越强,企业将面临越来越大的环保压力。

 


四、工业废气处理
    废气处理又称废气净化(Flue gas purification)。废气处理指的是针对工业场所、工厂车间产生的废气在对外排放前进行预处理,以达到国家废气对外排放的标准的工作。一般废气处理包括了有机废气处理、粉尘废气处理、酸碱废气处理、异味废气处理和空气杀菌消毒净化等方面。


废气处理的决定因素: 
1、能有效去除工厂车间产生的苯、甲苯、二甲苯,醋酸乙酯,丙酮,丁酮,乙醇,丙烯酸,甲醛等有机废气,硫化氢,二氧化硫,氨等酸碱废气处理。
2、要准确解读行业主管部门指定的排放标准。经过处理的废气,必须满足排放标准。
3、根据废气不同成分同的不同处理原理,选择适合的处理方式。现在比较多的废气处理方式有活性炭吸附法、高温催化燃烧、冷凝法、湿式回收法、生物法等等。 
4、比较各种废气处理的方法方案,根据废气处理的经济性、安全可靠性及综合社会效益,选择适合自己的处理方案。


几种工业废气处理的处理方法:
1、溶剂吸收法
    以液体溶剂作为吸收剂,使废气中的有害成分被液体吸收,从而达到净化的目的,其吸收过程是根据有机物相似相溶原理,常采用沸点较高、蒸气压较低的柴油、煤油作为溶剂,使 VOC 从气相转移到液相中,然后对吸收液进行解吸处理,回收其中的VOC,同时使溶剂得以再生。该法不仅能消除气态污染物,还能回收一些有用的物质,去除率可达到 95%~98%。该法的优点在于对处理大风量、常温、低浓度有机废气比较有效且费用低, 而且能将污染物转化为有用产品。但溶剂吸收法仍有不足之处,由于吸收剂后处理投资大,对有机成分选择性大,易出现二次污染。因而在处理VOC时需要选择多种不同溶剂分别进行吸收,较大增加了成本与技术复杂性。另外,有机物在吸收剂中的溶解度、有机废气的浓度、吸收器的结构形式,如填料塔、喷淋塔,液气比、温度等操作参数等均为吸收法的影响因素,任何一项发生改变将或多或少影响到吸收法效用。

 

2、热破坏法
    热破坏法分为直接燃烧法、催化燃烧法和浓缩燃烧法。其破坏机理是氧化、热裂解和热分解,从而达到治理VOCs的目的。热破坏法适合小风量,高浓度的气体处理,对于连续排放气体的场合,使用设备简单,投资少,操作方便,占地面积少,另外可以回收利用热能,气体净化彻底。由于热破坏法是催化燃烧,所以要求的起燃温度低,辅助燃料消耗少,而且大量地减少了氮化物的产生,适用于较多场合。但热破坏法有燃烧爆炸危险,热力燃烧需消耗燃料,不能回收溶剂。而热催化氧化法中不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴,也不允许有使催化剂中毒的物质,以防催化剂中毒,因此采用催化燃烧技术处理有机废气必须对废气作前处理。

 
3、有机废气生物处理法
生物处理技术应用于有机废气的净化处理是近几年才开始的,是一项新兴的技术。常见的生物处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、膜生物反应器和转盘式生物过滤反应器法。 该法具有设备简单,运行维护费用低,无二次污染等优点。但对成分复杂的废气或难以降解的VOC,去除效果较差,体积大和停留时间长,选用不同的填料其降解有机废气的效果参差不同。
 

    在有机废气治理技术中,大约10%的工业减排单位都通过吸附法处理VOC,由于立法对挥发性有机化合物释放的严格控制,这一比例会不管增加。热破坏法催化剂成本高,且有使用寿命限制,复杂废气需预处理,尾气仍有少量二次污染,设备造价较高,占地面积大。生物处理技术较多处于研究阶段,处理设备费用高,预处理成本高,不适用于高浓度高流量的尾气气体处理。因此,吸附法以其处理能力强、吸附效率高的优点成为主流的VOC处理方法之一。而提高吸附法能力最为关键的一点是找到高效率的吸附剂。

 

4、冷凝净化处理法

    目前,许多企业已经意识到并开始重视对有机溶剂尾气的冷凝回收,及对无机气体的冷凝回收处理方法。冷凝分凝净化处理法,是利用尾气各组分的液化温度不同,才能降温冷凝的物理方法,将不同组分的气体进行液化分离,最终达到净化的目的。

    冷凝分凝净化有如下优点:

    1、净化过程使用物理方法,不生成新物质,不会产生二次污染,不需要二次处理;

    2、冷凝液化回收的物质,可重新利用,产生良好的经济效益;

    3、冷凝分凝设备只需要提供电源,消耗电能即可生产。相比其它处理方法,耗电费用不高,经济效益好;

    4、经过精心设计的冷凝分凝系统,可连续生产,可适应不同排出量的尾气处理,产能适应性强;

    5、冷热综合利用的冷凝分凝机组,能效得到最大利用,经济效益大幅提升,系统成本大幅降低;

    6、多组分的尾气净化,可实现多级冷凝分凝,是其它净化方法无可比拟的。

    冷凝分凝尾气净化有其缺点:

    1、随着净化气体的凝结点下降,在超低温情况下,机组能效低,耗能偏大;

    2、需要净化的各组分气体的凝结温度有一定的温差梯度,以不少于5℃为宜;

    3、系统设计复杂,对尾气中的水分含量比较敏感。水分含量高、温度低于零度的气体组分冷凝分凝机组一次性投资较高。

 

    下面,我们为你介绍VOC气体的冷凝回收方法。 

    尾气冷凝净化亦称部份冷凝法,它是根据混合气体中各组分液化温度的不同,当混合气体冷却到某一温度后,高沸点组分凝结成液体,而低沸点组分仍然为气体,这时将气体和液体分离也就将混合气中组分分离,把对环境污染比较严重的成份冷凝为液态回收利用,经过冷凝净化处理后的气体再排放到环境。这样既减少了废气对环境的污染,同时也可以充分利用原料,真可谓是一举两得。下图示。

 

 

工业废气冷凝分凝净化回收示意图

 

    污染环境的尾气的成份一般都比较复杂,要实现它们的分离往往需要在若干个分离级中分阶段进行。多组份气体混合物当被冷却到某一温度水平时,进入一级分离器,将已冷凝组份分离出去,然后再进入下一级冷凝器,继续降温并分凝。一个冷凝器和一个分离器组成一个冷凝级。从工艺的角度来考虑,冷凝级数主要是根据需回收组分的要求来确定的,但同时要保证在在分凝器中不会出现高沸点组分被冻结的现象。混合气体中,每个组份的理化性质都可能不一样(例如:温度、湿度、浓度、密度、比热、潜热、沸点、露点、压力、风量)等相关参数,所以需要考虑每个组份的性质,根据其相关性质参数做出合理的设计方案。

 

    以采用分凝法分离合成氨尾气为例,各组分的分凝如下图所示,当压力为3000Kpa左右,要求回收纯度较高的甲烷,富氩馏份及纯氢时,可分三级进行:第一级冷凝温度控制在150K左右,分离后得到纯度较高的甲烷凝液;第二级终了温度控制在120K左右,分离后得到富氩凝份,第三级终了温度控制在63K左右,可获得较高纯度的氢气。

 

 

工业废气多级分凝净化示意图

 

 


 

冷凝分凝机组简介

下图是我司为江苏汇金环保科技公司提供的己烷冷凝分凝回收尾气处理设备。

 



 


 

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