（环境工程专业论文）树脂生产企业废气综合治理工程设计.pdf

f o rar e s i n c h e m i c a lc o 。l t d a u t h o r ss i g n a t u r e ： 一 b u p e r v i s o r 7 ss i g n a t u r e ： e x t e r n a lr e v i e w e r s ： e x a m i n i n gc o m m i t t e ec h a i r p e r s o n ： e x a m i n i n gc o m m i t t e em e m b e r s ： d a t eo fo r a ld e f e n c e ： 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝垫太堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意 学位论文作者签名：起名扩 签字日期：矽d 年3 月 学位论文版权使用授权书 日 本学位论文作者完全了解浙婆太堂 有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权逝婆太堂 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：蔓名寸妒 签字啪l 弓年弓月刁日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师挠伊岬 签字日期溯年弓月芦臼 电话： 邮编： ，；，“ 浙江大学硕士学位论文 致谢 本课题研究及学位论文( 设计) 是在导师金一中副教授的悉心指导和关心下 完成的。在攻读硕士学位的两年半期间里，金老师在学习、生活和工作中都给 予我无微不至的指导、帮助和鼓励。他丰富的工程经验和务实的工作作风给了我 极大的帮助，使我得以增长学识才干，趋向成熟、理性，在此谨向金老师致以 诚挚的谢意! 感谢浙江省环境工程公司在实践过程中给予的大力支持，感谢校外导师顾震 宇( 浙江省环境科学设计研究院教授级高工) 的辛勤指导。 感谢我的师兄徐涛、尹华金在本工程设计和调试过程中给予的无私帮助：感 谢实验室同仁彭灵燕、吴艳等在学习期间给予的帮助；感谢杭州化工有限公 司在整个工程实施期间提供的积极协助。感谢我周围的同学们在学习、生活中给 予的各种帮助。谢谢你们! 赵方林 2 0 1 2 年1 月 浙江大学硕士学位论文 摘要 本文为杭州市某化工有限公司的废气综合治理工程设计及实施情况。废 气中污染物质主要为间苯二甲酸等高沸点有机污染物。针对废气的特点，本文采 用现有的成熟工艺，结合厂内原有的治理设施，设计了一套经济有效废气治理系 统。 本文依据生产工艺和物料消耗估算废气发生的源强，通过生产设备及企 业现场状况估算各产污环节所需要的废气收集风量，而后依据废气污染物种 类及浓度确定相关治理措施和治理设备。 设计治理的废气来源包括车间有组织废气、污水站废气、车间无组织废 气及仓库无组织废气，其中对于车间的有组织废气，考虑到其浓度相对较高， 设计采用焚烧法进行处理，使车间有组织废气得到彻底治理，而对于污水站 废气、车间及仓库的无组织废气，考虑到其废气气量较大，污染物浓度较低， 设计采用工艺成熟稳定的吸收法进行处理。 关键词：化工行业、废气治理、工程设计、焚烧法、吸收法 i i 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r ，d i s c u s s i o ni sa b o u ta ni n t e g r a t e de n g i n e e r i n gd e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o no ft h ea i rp o l l u t i o nc o n t r o lf o rac h e m i c a lc o ，l t do fh a n g z h o u p o l l u t i n gs u b s t a n c e si nt h ee x h a u s tg a sm a i n l yh i g h b o i l i n go r g a n i cp o l l u t a n t s ， a si s o p h t h a l i ca c i d a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ea i rp o l l u t i o n ，ac o s t - e f f e c t i v es y s t e mi sd e s i g n e d ，w i t he x i s t i n gm a t u r et e c h n o l o g i e sa n de q u i p m e n t i nt h i sp a p e r ，e x h a u s tw a se s t i m a t e db yt h es o u r c eo ft h ep r o d u c t i o na n d m a t e r i a lc o n s u m p t i o n a i rv o l u m ew a se s t i m a t e db yp r o d u c t i o ne q u i p m e n ta n d c o r p o r a t es i t ec o n d i t i o n s t h er e l e v a n tc o n t r o lm e a s u r e sa n dg o v e r n a n c ew a r e d e t e r m i n e db yt h et y p ea n dc o n c e n t r a t i o no fe x h a u s tp o l l u t a n t s t h ee x h a u s ts o u r c e si n c l u d ew o r k s h o po r g a n i z e de x h a u s tg a s ，s e w a g e s t a t i o ne x h a u s tg a s ，w a r e h o u s eu n o r g a n i z e de x h a u s tg a s ，w o r k s h o pu n o r g a n i z e d e x h a u s tg a s f o rt h ec o n c e n t r a t i o no ft h ep u l l o t i o n so ft h ew o r k s h o po r g a n i z e d e x h a u s tg a sw a r eh i g h ，i tw a st r e a t e db yt h ei n c i n e r a t i o n f o rt h ec o n c e n t r a t i o no f t h ep u l l o t i o n so ft h eo t h e r sw a r el o w ，t h e yw a r et r e a t e db yt h ea b s o r p t i o n k e y w o r d s ：c h e m i c a li n d u s t r y , a i rp o l l u t i o nc o n t r o l ，e n g i n e e r i n gd e s i g n ，i n c i n e r a t i o n ， a b s o r p t i o n i i i 浙江大学硕士学位论文 目录 致谢i i 摘要i i i a b s t r a c t i i i i l 绪 仑1 1 1 概述1 1 2 化工厂有机废气治理技术2 1 2 1 吸收法2 1 2 2 吸附法3 1 2 3 低温等离子法4 1 2 4 氧化法5 1 2 5 生物法7 1 2 6 光分解法8 1 3 工程实践简述8 2 杭州某化工企业废气治理工程一期项目设计9 2 1 工程概况9 2 1 1 工程简介9 2 1 2 设计依据9 2 1 3 设计规范9 2 1 4 原辅材料9 2 2 生产工艺及污染物发生状况一l o 2 2 1 反应方程式及工艺流程1 0 2 2 2 物料衡算及污染源分析1 4 2 2 3 污水站废气排放情况1 8 2 2 4 生产车间及污水站废气平衡1 8 2 2 5 气体收集系统目前还存在的问题1 9 2 3 废气处理工艺一1 9 2 3 1 屋顶集气罩废气无组织排放控制1 9 2 3 2 一楼废气集气间废气无组织排放控制2 0 2 3 3 车间废气排放控制2 0 2 3 4 污水站废气控制2 0 2 4 治理设备及辅助设备设计2 1 2 4 1 车间废气密闭2 l 2 4 2 污水站废气处理2 1 浙江大学硕士学位论文 2 5 投资及运行费用估算2 6 2 5 1 工程投资2 6 2 6 电气设计2 7 2 6 1 设计范围和设计依据2 7 2 6 2 工程界面2 8 2 6 3 装机容量2 8 2 6 4 电力与照明管线的敷设方式2 8 2 7 运行费用一2 8 2 8 安全生产和环境保护2 9 2 8 1 安全生产2 9 2 8 2 环境保护2 9 2 8 3 消防3 0 2 9 项目实施和进度计划3 0 2 9 1 实施步骤与原则3 0 2 9 2 建设周期及实施进度3 0 3 杭州某化工企业废气治理工程二期项目设计3 1 3 1 污染物发生状况31 3 2 废气治理工艺选择一31 3 3 处理设备设计3 2 3 3 1 车间无组织废气3 2 3 3 2 仓库无组织废气3 3 3 4 投资及运行费用估算3 5 3 4 1 工程投资3 5 3 5 电气设计一3 5 3 5 1 设计范围和设计依据3 5 3 5 2 工程界面3 6 3 5 3 装机容量3 6 3 5 4 电力与照明管线的敷设方式3 6 3 6 运行费用一3 7 3 7 安全生产和环境保护3 7 3 7 1 安全生产3 7 3 7 2 环境保护3 8 3 7 3 消防3 8 3 8 项目实施和进度计划3 8 浙江大学硕士学位论文 3 8 1 实施步骤与原则3 8 3 8 2 建设周期及实施进度3 9 参考文献1 附录一工程设计与施工图纸4 附录二工程照片4 一 附录三该工程的运行操作规程1 3 一 l 污水站废气治理系统操作规程1 7 1 1 开车前的准备一1 7 1 2 开车1 7 1 3 停车一1 9 1 4 运行及维护1 9 1 5 运行管理中应注意的事项1 9 2 车间无组织废气治理系统操作规程2 0 2 1 开车前的准备一2 0 一 2 2 开车2 0 2 3 停车一2 1 - 2 4 运行及维护一2 1 - 2 5 运行管理中应注意的事项一2 1 3 仓库无组织废气治理系统操作规程2 2 3 1 开车前的准备2 2 3 2 开车一2 2 3 3 停车一2 3 3 4 运行及维护一2 3 3 5 运行管理中应注意的事项一2 3 一 附录四工程总结及体会1 3 浙江专业硕士学位论文 1 绪论 1 1 概述 化学工业在国民经济中占有重要地位，是国家的基础产业和支柱产业。化 学工业的发展速度和规模对社会经济各个部门有着直接影响。2 0 1 1 年我国石 油和化工行业产值迈上1 0 万亿台阶，主营业务收入约1 0 4 万亿元。化工企 业在其生产过程中会产生废气，废气中污染物具有种类多、数量大、毒性高等 特点，如不加以控制和治理，废气直接排放将严重影响其厂区及周边的环境。 伴随着地区经济的发展，人们的环保意识逐步增强，对环境质量要求也越来越 高，而化工厂作为产生污染物的重要点源，对其生产废气的有效收集和治理受 到当地居民及环境管理部门的重点关注。 废气的排放的形式有两种：一种是有组织排放，即含有污染物的废气经过 排气筒有规律的排放；另一种是无组织的排放，即不经过排气筒的排放，对于 化工废气的治理需尽可能改进源头生产工艺，提升设备生产水平，减少废气的 排放，特别是尽量减少无组织废气的排放，使其尽可能成为有组织废气，便于 后续处理。对于有组织排放的废气，由于该部分废气基本上是有规律的通过排 气筒排放，只要选择合适的技术方法和工艺进行治理，基本上可以实现达标排 放，从而减轻对环境的污染。 化工厂产生的污染物除部分为无机物成分( 如h c l 、n h 3 ) 外，大部分是 来自于可挥发性溶媒或原料的挥发产生的有机物即v o c s ，所谓挥发性有机化 合物( v o c s ) ，是指在常温下饱和蒸气压大于7 0 p a ，常压下沸点小于2 6 0 。c 的有机化合物。对于无机污染物，其处理工艺比较简单一般通过洗涤即可达到 较高的去除效率，而对于v o c s ，其大部分物质具有水溶性差，结构比较稳定 等特点，因此难于通过简单的洗涤去除，其处理难度较大，因而在本设计的文 献综述部分主要对有机废气的处理方法进行研究。 近年来，我国废气治理工作已经取得了很大成果，目前对v o c s 的处理方 法主要有：吸收法、吸附法、低温等离子氧化法、氧化法、生物法、光分解法 等较为成熟的技术。 浙江大学硕士学位论文 1 2 化工厂有机废气治理技术 1 2 1 吸收法 吸收法是利用吸收液与待处理废气进行充分接触而将其中的可溶于该吸收 液的v o c s 从废气中分离出来进入吸收液的过程。吸收工艺的主体单元通常采 用喷淋塔、填料塔、旋流板塔等能提供良好气液接触的设备嘲，其中填料塔及旋 流板塔的示意图见图1 1 、1 2 。吸收过程分物理吸收与化学吸收。物理吸收主要 依据相似相溶原理，水是最常用吸收剂，可以把溶于水的有机溶剂污染物如丙酮、 甲醇、醚和微溶于水的灰尘、烟等去除，但水溶性差的有机物污染物不能被水吸 收。化学吸收是基于吸收液或者吸收液中的溶剂可以与有机废气污染成分发生化 学反应进行的吸收过程【3 】。 由于吸收法具有设备结构简单、易维护、成本低等优点，是废气治理中常用 的方法。但其吸收液易于吸收饱和，处理效率相对较低，且由于大部分v o c s 不溶于水，西此随着环保要求的逐渐提升，污染物的排放量控制越趋严格的情况 下，吸收法逐渐不再成为处理育机废气的主要手段，而是成为吸附法、焚烧法、 生物法等处理效率较高的处理方法的预处理手段的形式出现。 图1 1 填料吸收塔示意图 图1 2 旋流板塔示意图 浙江大学硕士学位论文 1 2 2 吸附法 废气治理方法中，吸附法应用比较广泛，与其它方法相比具有去除率高、净 化彻底、等优点4 j 。决定吸附法处理废气效率的关键是吸附剂。吸附法是利用 具有微孔结构的固体介质( 吸附剂) 将目标物质( 吸附质) 吸附在其表面上以达 到从主体中将其分离的过程l5 j 。活性炭吸附法工艺流程如图1 3 所示，有机废 气进入吸附塔1 进行吸附操作，当塔1 吸附饱和后将气体切换到塔2 进行吸附， 而塔1 内吸附的污染物用蒸汽进行脱附，随后用干燥空气再生活性炭，如此交替 操作，达到连续处理的目的。 对吸附剂要求是具有密集的细孔结构，内表面积大，吸附性能好，化学性质 稳定，耐腐蚀、耐水、抗压能力强、阻力小等特点。目前吸附剂主要有活性炭、 大孔树脂等。 活性炭具有较大的比表面积，高的吸附容量，无选择性吸附，是最常用的 v o c s 吸附剂ib 。，目前研究吸附法治理废气中污染物多采用活性炭，活性炭的 去除率高，一般吸附率可达9 5 以上。经过氧化铁或臭氧处理过的活性炭具有更 好吸附性能 3 。研究表明氧化后活性炭具有更强亲和力，对各种有机污染物的 吸附有效传质系数比未处理过时更大。 大孔吸附树脂( m a c r o p o r o u sa b s o r p t i o nr e s i n ) 属于功能高分子材料，是近 3 0 余年来发展起来的一类有机高聚物吸附剂，是吸附树脂的一种，由聚合单体 和交联剂、致孔剂、分散剂等添加剂经聚合反应制备而成。聚合物形成后，致孔 剂被除去，在树脂中留下了大大小小、形状各异、互相贯通的孔穴。因此大孔吸 附树脂在干燥状态下其内部具有较高的孔隙率，且孔径较大，在l o o 1 0 0 0 n m 之间，故称为大孔吸附树脂。大孔树脂的表面积较大、交换速度较快、机械强度 高、抗污染能力强、热稳定好，且其具有耐腐蚀及疏水性等特点。 吸附法与其它方法相比具有去除效率高，工艺成熟，易于推广实用，具有很 好环境和经济效益。续点是处理漉程复杂，当废气中有胶粒物质或其他杂质时， 吸附剂容易失效，且吸附系统长期稳定运行较困难。由于吸附剂的空隙率较小， 废气经过吸黎设备后的阻力降比较大，褒气经过系统的气速不宣连大，旦吸附剂 需再生等特点，一般吸附法用亍污染物浓度高、气量小的场合( 一般以风量为 l0 0 0 m 3 h 及以下的情泥下使用较多) 。 浙江大学硕士学位论文 图1 3 吸附法工艺流程图 1 2 3 低温等离子法 低温等离子法是通过电极前沿陡峭，脉宽窄的高压脉冲电晕放电，在常温常 压下，获得非平衡等离子体，产生的大量高能电子和o 、o h 等活性粒子对 废气中的污染物进行氧化降解反应，使污染物最终转化为无害物的方法。 其具体的降解机理可概括为( 8 】：1 、高能电子直接作用于有机污染物，污染 物分子受碰撞激发或离解形成相应基团和自由基。2 、高能电子与气态污染物中 所含的空气及其它分子作用产生新的自由基和激发态物质活性粒子及氧化性极 强的自由基如o 、 o h 等【9 1 ，通过高活性的自由基将有机物彻底氧化或者活 性基团从高能激发态向下跃迁产生紫外光，紫外光直接与有害气体反应而使气体 分子键断裂从而得以降解。 根据等离子体反应装置的不同， 目前常用的工艺是电子束照射法，介质阻 挡放电和电晕放电。 梁文俊等【l o 】研究表明当离子体反应器中加有填料，气体流速v = 1 7 m m s ，电 场强度e = i1 4k v c m 时，甲苯去除率为9 6 8 ，苯去除率为9 2 6 。黄立维等【j 用脉冲电晕法进行模拟甲苯废气实验研究，研究发现，采用线一筒式反应器对甲 苯的去除率约为3 5 ，而线一扳式反应器的去除率最高可达8 1 。 总体而言，等离子体处理有机废气技术具有工艺简蕈，占地少，净化效率高， 无二次污染等优点，其对舍苯粪废气处理效果较为显著，适宜对该类暖气进行处 理。不足之处是该技术适用于浓度较低的有机厦气的处理，过高的负荷下利于有 机废气的彻底降解，且其对废气的湿度要求比较高，如果废气湿度较大，电极间 的空气客易被击穿，会霉马显影响设备的处理效率，因此对亍含湿度较大的废气需 经过除雾设备后再进行低温等离子法处理。因低温等离子法是通过电晕放电的形 4 浙江大学硕士学位论文 式三作，因此其在运行过程申可能会出现电火花，其处理高浓度、易燃易爆的有 机废气会产生安全隐患，因此对于该类型废气不宣采用低温等离子法进行处理。 1 2 4 氧化法 氧化法可以分为直接燃烧和催化燃烧等，其降解机理主要是高温氧化、热分 解和热裂解。直接燃烧法是利用高温直接氧化v o c s ，在足够高的温度、过量空 气和湍流条件下进行完全燃烧，其降解效率可以达到9 5 9 9 e 1 2 - 13 ；催化燃烧 法在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化 成水和二氧化碳，达到治理的目的。由于催化燃烧法催化剂容易中毒失效，现化 工企业中处理废气的氧化法主要为直接燃烧法，采用蓄热式焚烧炉进行焚烧处 理。 蓄热焚烧炉( r e g e n e r a t i v et h e r m a lo x i d i z e r ， r t o ) 。在设备运行前，运用点 火燃烧机加温把有机废气加热到8 0 0 。c 以上，从而使废气中的v o c 在氧化室氧 化分解成二氧化碳和水。氧化产生的高温气体流经特制的蓄热陶瓷，使蓄热陶瓷 升温而“蓄热”；此“蓄热”用于预热后续进入的有机废气，从而节省用于废气 升温的燃料；蓄热室“放热”后立即引入已处理合格的洁净烟气的一部分对该蓄 热室进行清扫( 以保证v o c 去除率在9 5 以上) ，每个蓄热室依次经历蓄热放热 清扫等程序，周而复始，连续工作。 r t o 焚烧炉是大风量、高浓度有机废气理想的处理方式。r t o 氧化温度为 7 6 0 8 1 5 ，有机废气在燃烧室的逗留时间为1 2 秒，分解率可以达到9 9 以上； 使用蜂窝陶瓷蓄热+ 预热有机废气，充分利用热能。r t o 焚烧炉的具体运作工艺 如下。 r t o 正常运行工艺： 待处理有机废气进入蓄热室1 的陶瓷蓄热体( 该陶瓷蓄热体“贮存”了上一 循环的热量) ，陶瓷蓄热体放热降温，而有机废气吸热升温，废气离开蓄热室后 以较高的温度进入氧化室，此时废气温度的高低取决于陶瓷体体积、废气流速和 陶瓷体的几何结构。 有机废气在氧化室中由v o c 氧化升温或燃烧器加热升温至氧化温度8 2 0 。c ， 使其中的v o c 成分分解成二氧化碳和水。由于废气已在蓄热室内预热，燃料耗 量大为减少。氧化室有两个作用：一是保证废气能达到设定的氧化温度，二是保 浙江大学硕士学位论文 证有足够的停留时间使废气中的v o c 充分氧化，本工程设计停留时n l s 。 废气在氧化室中焚烧，成为净化的高温气体后离开氧化室，进入蓄热室2 ( 在 前面的循环中已被冷却) ，放热降温后排出，而蓄热室2 吸收大量热量后升温( 用 于下一个循环加热废气) 。净化后的废气先后进入冷却塔及碱液洗涤塔去除烟气 中的酸性废气，经烟囱排入大气。同时引小股净化气清扫蓄热室3 。 循环完成后，进气与出气阀门进行一次切换，进入下一个循环，废气由蓄热 室2 进入，蓄热室3 排出。在切换之后，清扫蓄热室1 。如此交替。 若有机废气浓度偏高，致使炉膛温度超高，则打开高温旁通阀直接排放，从 而控制炉膛温度在安全温度内。 r t o 冷态启动工艺： 如此时各生产线废气支管废气阀开，则旁通阀打开。 废气入口阀关，新风阀打开，主风机低速，引小风量新鲜空气进入r t o 蓄 热室，燃烧系统点火后开始r t o 升温程序。 r t o 主切换阀同r t o 正常运行工艺。 当r t o 氧化室温度升到设定温度后，关新风阀，废气入口阀开，旁通阀关 闭，引入废气，r t o 开始进入正常运行程序。 r t o 停机工艺： 当r t o 氧化室温度达到氧化室高温( 一般设定为9 7 0 。c ) 后，说明废气中 v o c 浓度过高，此时打开高温排放阀，将多余热量直接排放至烟囱。 如高温排放阀开启后，氧化室温度进一步升高到氧化室超高温度( 一般设定 为1 0 5 0 。c ) 后，r t o 停机降温。 r t o 逆洗工艺： r t o 长时间运行，r t o 蓄热体下部可能被有机物污染。这时应启动r t o 逆 洗程序。 r t o 主切换阀切换时间延长，以提高r t o 蓄热体下部的温度达到有机物起 燃温度，从而清洁蓄热体。 近几年来，r t o 焚烧技术目趋成熟，其对有机度气的处理最为弼底，因此 目前化三企业采用r t o 焚烧法处理废气工程实例逐渐增多。但在其应惩的过程 幸需= 主意一下几点：一、对于含含氯废气( 包括含氯有机物和无机物) 不宣采周 r t o 焚烧法送行处理，圈该类型废气焚烧易于产生强烈致癌物质二恶因；二、 浙江大学硕士学位论文 确保安全的前提下，焚烧炉前不宜设置过多的预处理，否则污染物浓度过低，进 久焚烧炉焚烧需补充较多的辅助燃料，其运行成本将大大提高。 1 2 5 生物法 生物法处理污水技术有1 0 0 多年历史，而将其应用于工业废气处理是近几年 才发展起来的，国外研究时间不长，国内在这方面研究也不多，尚未取得广泛实 际应用，所以生物法当属今后废气治理研究的前沿和热点。 目前开发和应用的生物处理设备一生物过滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器， 实际上是一种活性污泥处理工艺 1 4 】。生物净化技术具有设备简单，运行费用低、 较少形成二次污染等优点，尤其在处理低浓度、生物可降解性好的有机废气例如 酯类、醇类等具有明显的去除效果，对于含苯、甲苯、二甲苯等有机废气，微生 物经过驯化后也可达到较高的处理效率，而对于一些有生物毒性的有机废气如卤 代烃类，生物净化法并不适合。生物净化有机废气技术的基本原理是通过附着于 填料或其他支撑载体上的微生物在适宜环境条件( p h 、温度等) 下，以有机废 气中的有机污染物为碳源和能源，同时将有机污染物氧化降解为二氧化碳和水的 过程。 用于生物法的微生物可以是驯化的微生物也可以是活性污泥，温度、p h 、 营养成分等条件均对微生物的生长有很大的影响，一般填料层p h 控制在6 - 8 的 范围内，温度控制在2 0 4 0 。c 的范围内 1 川，若有机物成分含量不足，则可添加n 、 p 等有机物质以维持微生物生长。 刘强等”6 使用大小两种拉西环作为填料的生物滴滤床净化二甲苯废气，研 究表明，净化效率随着入口二甲苯浓度和停留时间的增大而提高，营养液含量也 对净化效率具有明显的影响，但当氮源充足时，营养液的喷淋密度对净化效果无 显著影响。王家德等【1 7 1 用以聚丙烯散堆为填料的生物滴滤池净化二氯甲烷废气， 研究表明，合适的进口污染物浓度和空塔气速是取得高净化率的主要条件，除此 之外，当p h 在5 0 9 0 范围内较适合微生物对二氯甲烷的降解。 生物法处理有机废气具有处理效果较高、运行稳定及运行成本低廉等特点。 但其使用受到一定的限制，其不互处理酸、碱性的废气，且进入生物塔的废气中 污染物浓度不宜过高( 高浓度有机瘦气处理效果较差) ，因此在生物塔运用于实 际工程时住佳需要在其前设置一定的预处理措施，保证进入生物塔的废气基本成 浙江大学硕士学位论文 由性且其中污染物浓度较低，因此生物法往往处于处理工序的末端。因为生物法 要求废气与微生物有一定的接触时间，圈此其设备的体积较大，处理风量下宜过 大，适合处理l0 0 0 0 m 3 h 及以下的，茨气。 1 2 6 光分解法 有机物在一定波长光照条件下能进行分解，应用此原理可以对环境中的有机 污染物进行降解治理，现阶段光催化氧化技术主要应用于废水净化处理，在有机 气体污染物治理方面报道不多，因此如何把光分解用于气态污染物治理是今后值 得研究的方向。 光分解气态有机物主要有两种形式：一种是直接光照，在波长合适时，有机 物分解；另一种是催化剂存在下，光照气态有机物使之分解。 直接光照主要为紫外光，即通过运用高能紫外光束与臭氧协同对恶臭气体进 行分解氧化反应，使恶臭气体降解成低分子化合物。臭氧为紫外光束分解空气中 的氧分子产生游离氧与氧分子结合而产生的。 光催化氧化的基本原理就是在一定波长光照射下，光催化剂( 常用的有t i 0 2 等) 使h 2 0 生成 o h ，然后 o h 将有机物氧化成c 0 2 、h 2 0 ，其中羟基自由基( o h ) 是光催化反应的一种主要的活性物质，对光催化氧化起决定作用。 光分解技术虽然具有工艺简单，占地少，净化效率高，无二次污染等优点， 但该技术仅适用于浓度较低的有机废气的处理，过高的负荷不利于有机废气的彻 底降解。 1 3 工程实践简述 本文为杭州市某化工有限公司厂区内的废气综合治理工程设计及实施情况。 该化工厂生产树脂，废气中污染物主要为间苯二甲酸等高沸点物质。针废气的 特点，本文采用现有的成熟工艺，结合厂内原有的治理设施，设计了一套经济有效 的废气治理系统。 本文涉及的工程包括两期，一期项目为车间有组织及污水站废气的治理，二 期项目为车间及仓库无组织废气的治理。 浙江大学硕士学位论文 2 杭州某化工企业废气治理工程一期项目设计 2 1 工程概况 2 1 1 工程简介 杭州某化工有限公司位于杭州萧山临江工业园区。目前企业的生产能力为年 产五万吨饱和聚酯树脂。该公司在生产过程中产生的废气排放具有气味，企业为 此对生产车间及污水处理站的废气进行了收集处理，取得了较好的效果。但是， 由于该企业目前还存在着废气的污染，周边大气环境受到了一定的影响，为了彻 底解决该化工企业存在的废气污染，受杭州某化工有限公司委托编制废气综合整 治方案，供企业和管理部门参考。 2 1 2 设计依据 ( 1 ) 业主提供的有关资料和介绍； ( 2 ) 杭州某化工有限公司年产五万吨饱和聚酯树脂项目环境影响报告书， 煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所； ( 3 ) 现场踏探所搜集的资料。 2 1 3 设计排放标准 ( 1 ) 大气污染物综合排放标准( g b l 6 2 9 7 1 9 9 6 ) ； ( 2 ) 恶臭污染物排放标准( g b l 4 5 5 4 9 3 ) ； ( 3 ) 工作场所有害因素职业接触限值化学有害因素( g b z 2 1 2 0 0 7 ) 。 2 1 4 原辅材料 项目一期工程的主要原辅材料清单见表2 1 ，设备清单见表2 2 。二期工程与一 期工程的设备及物料消耗基本相同。 浙江大学硕士学位论文 表2 1 项目原辅材料消耗情况 序号名 称规格 单耗，k g t 产品 一期年用量，t a 1新戊二醇烃基含量3 2 4 2 2 7 ( 纯) 、3 5 0 ( 混- ) 1 1 5 9 0 2三羟甲基丙烷 4 4 ( 纯) 、1 1 9 ( 混) 2 4 4 5 3精对苯二甲酸 9 9 9 5 6 7 ( 纯) 、5 6 6 ( , e ) 1 6 9 9 5 4间苯二甲酸 9 9 9 1 3 9 ( # q 2 0 8 5 5已二酸 6 4 4 ( 纯) 9 6 6 6偏苯三酸酐 1 1 0 ( 混) 1 6 5 0 7乙二醇9 9 9 4 0 6 ( 混) 6 0 9 8催化剂l有机溴化磷、有机锡0 8 5 ( 纯) 、0 7 7 ( , e ) 2 4 3 9抗氧化剂、固体促进剂 4 9 ( 纯) 、5 8 ( 混) 1 6 0 5 表2 2 一期主要生产设备配置 序号名称规格型号 材质数量 备注 1反应釜8000l 不锈钢1 2 2冷凝器 2 0 m 2不锈钢 1 2每只釜1 套 3换热器 2 5 m 2不锈钢1 2国产 4 热媒炉( 导热油锅炉) 1 0 0 万大卡y y l l 2 0 8天然气作燃料 5冷却钢带 1 5 0 0 x 1 2 5 0 0 双层不锈钢4有冷却水冷却 6 d c s 控制系统4 自研制 7水环真空泵l o h e 2 5 3 0 b n l 3 4 2 0 8每台2 套 8增压泵v i n g m o d e l k 2 2 7 4每台1 套 9循环水冷却塔 1 5 0 m 3 h 8国产 1 0无油空压机 0 6 m 3 h 4国产 1 1柴油贮罐 5 0 m 3 ( 卧式埋地) 2国产 1 2乙二醇贮罐 1 0 0 m 3 1国产 1 3新戊二醇贮罐1 0 0 m 3 2国产 1 4电冷水机组 5 5 k w1国产 1 5 二次冷凝器1 m 2 4冷水小于1 0 度 1 6提升泵不锈钢齿轮泵 3提升乙二醇、新戊二醇 1 7包装机 4 称量包装 1 8 电子秤 2 吨石墨4 称粉料 1 9粗过滤器 搪玻璃 8每条线一用一备 2 0精密过滤器 8每条线一用一备 兰!墨茎塑l 盗堡2 1至竺塑兰查釜垡旦! 墨 2 2 生产工艺及污染物发生状况 2 2 1 反应方程式及工艺流程 2 2 1 1 反应方程式 1 0 浙江大学硕士学位论文 ( 1 ) 酯化反应： 2 h o r i - o h + h o o c - r e c o o h 一h o - r 1 - o c o - r e - o c o - r i - h o + 2 h 2 0 ( 新戊二醇等二元醇) ( 对苯二甲酸)( 单酯) ( n + 1 ) h o - r 1 - o h + n h o o c r 2 一c o o h h o - r l o c o - r 2 - o c o n r l - h o + n h 2 0 ( 新戊二醇等二兀醇) ( 对苯二甲酸) ( 3 ) 封端反应： 胁r ，迈c o - r 2 - o c d r 一。枷。c 。飚? 。啼 = o h o o c - 广 - 1o o h r 3 - o c o - r 1 c o - r 2 - o c o 。：j - r i - o c o r 3 h o o ( ! c o o h 2 2 1 2 工艺流程 饱和聚酯树脂生产工艺流程见图2 1 ，生产工艺流程及废气管路见图2 2 。 工艺流程说明如下： ( 1 ) 饱和纯树脂生产过程。反应釜上方用螺旋输送机将新戊二醇密闭送入反应釜 中，并从加料口加入少量催化剂及水，用导热油加热( 导热油锅炉由燃油废气产生) 至新戊二醇全部溶化并开动搅拌，然后仍旧在反应釜上方用螺旋输送机将对苯二甲 酸粉末和三羧甲基丙烷密闭直接投入反应釜，通氮气置换反应釜中空气；然后升温 回流( 保持分馏柱顶温度1 0 1 左右) ，反应釜内逐步脱水酯化反应约6 小时( 脱出的水 经循环冷却器间接冷却产生冷凝废水排至酯化水贮罐) ，直至物料温度达2 5 0 。c 左右 进一步缩聚反应( 此阶段约2 小时) 。这二个过程中在催化剂的作用下，醇与酸发生酯 化反应，生成高分子线性树脂。当反应器内反应物澄清，酸值符合要求后，把温度 降至2 0 0 。c 左右，然后加入间苯二甲酸和已二酸，升温至2 4 0 。c 酯化封端，此阶段约 1 小时酯化水( 经二级冷凝器冷凝后产生酯化水排至酯化水贮罐) ，每隔1 小时测酸值 和粘度。当酸值和粘度符合要求后，开启真空泵o 5 小时抽出未反应的小分子( 釜内 气态小分子及氮气抽出至二级冷凝器产生冷凝废水排至酯化水贮罐) ，加速后续酯化 过程，当酸值和粘度达标后投加促进剂，最后将反应后热熔状态的树脂用增压泵泵 至粗过滤器、精密过滤器过滤后至冷却钢带上( 冷却钢带采用循环水夹套冷却) 冷却成 薄片，经破碎机破碎成小片包装，即为饱和树脂。在破碎及包装工位有少量的粉尘 产生。每釜料出料、粉碎、包装供需2 5 小时。各个反应釜轮流投料反应，每天平均 可出4 釜料。 浙江大学硕士学位论文 ( 2 ) 饱和混合型聚酯树脂生产过程。反应釜上方用螺旋输送机将新戊二醇密闭送 入反应釜中，从加料口加入少量催化剂，并用泵加入乙二醇后用导热油加热( 导热油 锅炉由燃油废气产生1 至新戊二醇全部溶化并开动搅拌，然后在反应釜上方用螺旋输 送机将对苯二甲酸、三羧甲基丙烷和己二酸等固体物料直接投入，通氮气置换反应 釜中空气，升温、脱水回流酯化反应约6 5 小时( 脱出的原料水及酯化水经循环冷却 器间接冷却产生冷凝酯化废水排至酯化水贮罐) ，继续升温直至2 5 0 度左右进行第二 步缩聚反应。在催化剂的作用下，醇与酸发生酯化反应，生成高分子线型树脂。当 反应器内反应物澄清，酸值、粘度指标合格后，把反应温度降至2 0 0 。c 用水环泵抽真 空进一步加速反应( 水环泵用冷冻水，直排) ，降温至要求，然后加入偏苯三酸酐封端 反应( 使树脂上保留活性羧酸) ，保温1 小时，升温至2 4 0 。c 脱水( 酯化水经冷凝器冷凝 后产生酯化废水) ，再开启真空泵抽出未反应的小分子。真空泵将釜内气态小分子及 氮气抽出至二级冷凝器冷凝，冷凝水排至酯化水贮槽，加速后续酯化过程，测树脂 软化点和酸值达标后，出料前3 0 分钟加促进剂及固体剂搅拌反应o 7 h ，最后将反应 后热熔状态的饱和混合型聚酯树脂用增压泵增压至精过滤器、精密过滤器过滤后至 钢带上( 循环水冷却) 冷却成薄片，经破碎机破碎成小片包装，即为饱和混合型聚酯树 脂。在破碎、包装工位有少量的粉尘产生。整个工艺过程所需时间基本同前，每天 约4 釜料。过滤器过滤后用