中和吸附法處理含氟含氯有機(jī)廢氣的工程實(shí)例

中和吸附法處理含氟含氯有機(jī)廢氣的工程實(shí)例彭旭;陳際雨【摘要】ThisarticleintroducesthetreatmentanddisposalmethodofVOCscontaininghighconcentra-tionfluorineandchlorine.SDGandactivatedcarbonneutralizationadsorptioncouplingprocesswasusedtotreattheVOCsinthewastewarehouse.Aftertreatment,theexhaustgascharacteristicfactoris:HCl0.24mg/m3,totalfluoride3.08mg/m3,nonmethanetotalhydrocarbon20.2mg/m3,andfullyconformstothenationalemissionstandard.Theconfigurationissimpleandtheoperationofthesystemisstableandef-fective,Italsocanprovidereferencesandmanagementsforsimilarprojects.%介紹了一種高濃度含氟含氯廢氣的處理與處置方法.采用SDG耦合活性炭的中和吸附工藝，對(duì)危廢倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)生的含氟含氯廢氣進(jìn)行處理;處理后,廢氣排放的特征因子:HCl為0.24mg/m3,總氟化物3.08mg/m3,非甲烷總烴20.2mg/m3,完全符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn).該工藝操作簡(jiǎn)便,且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定有效，可為類似項(xiàng)目設(shè)計(jì)與管理提供借鑒意義.【期刊名稱】《浙江化工》【年(卷)，期】2018(049)003【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P35-39)【關(guān)鍵詞】ODS替代品;含氯、含氟廢氣;VOCs;活性炭;SDG填料;中和吸附法【作者】彭旭;陳際雨【作者單位】浙江藍(lán)天環(huán)保高科技股份有限公司，浙江杭州310018；浙江藍(lán)天環(huán)保高科技股份有限公司，浙江杭州310018【正文語(yǔ)種】中文含氟含氯的揮發(fā)性有機(jī)氣體（VOCs）常見(jiàn)于消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）替代品生產(chǎn)的氟化工行業(yè)［1-4］。ODS生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生有機(jī)殘液、酸性化工污泥，廢催化劑等物質(zhì)，在其委外處理時(shí)需要暫存危廢倉(cāng)庫(kù)，但存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)不可避免的產(chǎn)生含有較高濃度含氟、氯元素的有機(jī)廢氣；將造成不同程度的環(huán)境污染，對(duì)人員健康造成一定程度的危害，尤其在夏天高溫天氣［5］。傳統(tǒng)處理VOCs的方法有：生物法、低溫等離子法、光催化氧化法、活性炭吸附法等方法；但氟化工行業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣成分復(fù)雜、處理難度大、酸性較強(qiáng)，故傳統(tǒng)方法對(duì)含氟、含氯有機(jī)廢氣的處理效果難以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［6］。浙江藍(lán)天環(huán)保高科技股份有限公司主要生產(chǎn)HCFC-123、HFC-125、HFC-236fa等ODS替代品，每年產(chǎn)生的酸性化工污泥、廢鹵化有機(jī)殘液等各類危廢約為500t。根據(jù)行業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，結(jié)合公司的實(shí)際需求，采用SDG（干式酸性氣體吸收填料）中和吸附耦合活性炭吸附的方法對(duì)危廢倉(cāng)庫(kù)產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理；即含氟、氯的VOCs經(jīng)過(guò)SDG（干式酸性氣體吸收填料）的中和吸附，使含F(xiàn)、Cl酸性氣體得到轉(zhuǎn)化與固定化；剩余VOCs氣體再經(jīng)過(guò)活性炭的吸附而得到有效去除，達(dá)標(biāo)后經(jīng)高空排放。1反應(yīng)機(jī)理及材料性能1.1SDG中和吸附反應(yīng)機(jī)理與材料規(guī)格SDG填料是一種新型處理酸性氣體的吸附劑，其成本比分子篩、活性碳等吸附劑的成本低，相同工況條件下對(duì)酸性氣體吸附容量大，處理效果好；是一種具有較高比表面積的固體顆粒物質(zhì)，當(dāng)含有酸性物質(zhì)的氣體擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)到SDG表面吸附力場(chǎng)時(shí)，便被其捕捉在其表面上，然后與其中活性成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)一種中性鹽而固定在SDG吸附填料結(jié)構(gòu)中；除了一般的物理吸附外，還存在化學(xué)中和，粒子吸附，催化作用等；由于這些理化作用以及由表及里的化學(xué)反應(yīng)，大大增加了其吸附容量，增強(qiáng)了其使用壽命。本項(xiàng)目采用的是固定床SDG干式酸氣吸收裝置，其填料具體性能如表1所示。1.2活性炭吸附機(jī)理與材料規(guī)格活性炭是以木屑、果殼、褐煤等含碳物質(zhì)為原料，經(jīng)碳化和活化制成。其孔隙發(fā)達(dá)，比表面積大，總表面積高達(dá)每克500~1000E。使用其對(duì)需要操作的氣體進(jìn)行凈化處理時(shí)，會(huì)使得其中某些組分通過(guò)物理吸附、化學(xué)吸附、交聯(lián)吸附等方式得到去除。本項(xiàng)目所使用的活性炭性能參數(shù)如表2所示。表1本項(xiàng)目所采用的SDG填料性能Table1TheperformanceofSDGfillerusedinthisproject吸附酸種類溫度/^H2SO49570~90HCl9880~85<10000.64~0.7203x5-100.8~1.5<80°C水蒸氣<50°CHF9885~98吸附容量/(g/kg)吸附效率/%處理酸氣濃度/(mg/m3)堆積比重外形尺寸/mm床層壓降/(Pa/mm)耐濕性能使用表2活性炭性能參數(shù)Table2Specificationparametersofactivatedcarbon比■/(kg/m3)四氯化碳吸附值/%脫附溫度/C比表面積/(m2/g)碘吸附值/(mg/g)使用壽命/h規(guī)格/mm480-550>50<120>1000>9008000042廢氣處理工藝流程本項(xiàng)目含F(xiàn)、Cl的VOCs廢氣的處理工藝流程圖見(jiàn)圖1。圖1廢氣處理流程圖Fig.1Processchartofwastegastreatment該項(xiàng)目的處理與運(yùn)行模式為：含F(xiàn)、Cl的VOCs經(jīng)廢氣收集裝置收集后，經(jīng)過(guò)軸流風(fēng)機(jī)引至輸送管道，依次經(jīng)過(guò)SDG中和吸附裝置，活性炭吸附箱，再經(jīng)離心風(fēng)機(jī)后高空達(dá)標(biāo)排放。離心風(fēng)機(jī)前，整個(gè)過(guò)程處于負(fù)壓狀態(tài)，可有效防止收集的廢氣泄露到環(huán)境中。3主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備3.1廢氣收集裝置與管路廢氣收集裝置（0400mmxlOOOOmm,PP材質(zhì)，下方均勻開(kāi)孔50個(gè)）位于危廢倉(cāng)庫(kù)中；（11.5mx5.5mx3.5m鋼砼），距樓頂約1.2m（抱箍懸掛式安裝）。廢氣收集裝置經(jīng)軸流風(fēng)機(jī)引風(fēng)至廢氣輸送管路（0300mmx1000mm,約125m）中，每段管路以對(duì)接（PP材質(zhì)）相連并焊接，同時(shí)采用鋼支撐固定。廢氣收集裝置見(jiàn)圖2。圖2廢氣收集裝置Fig.2Exhaustgascollectiondevice3.2風(fēng)機(jī)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)引風(fēng)系統(tǒng)主要由2臺(tái)風(fēng)機(jī)構(gòu)成，軸流風(fēng)機(jī)其規(guī)格為：3000m3/h、全壓93Pa、N=120W、玻璃鋼材質(zhì)；離心風(fēng)機(jī)其規(guī)格為：3000m3/h、全壓2500Pa、N=7.5kW、玻璃鋼材質(zhì)。配套設(shè)備：電控系統(tǒng)2套，防爆、防水；鋼支撐基座2套。3.3SDG中和吸附反應(yīng)箱與活性炭吸附箱SDG中和吸附裝置用來(lái)吸附廢氣中各種酸性氣體以及部分有機(jī)物，其處理量為3000m3/h，尺寸大小為：1.56mx0.71mx1.8m,主體材質(zhì)為PP塑料。采用抽屜式結(jié)構(gòu)，便于填料快速更換，可有效解決一般廢氣處理設(shè)施填料更換困難的問(wèn)題。其中SDG廢氣進(jìn)口處設(shè)置初效過(guò)濾器（和SDG裝置一體化裝配），用于去除廢氣中的懸浮顆粒以及水汽；過(guò)濾網(wǎng)為石棉和不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)分粗濾網(wǎng)、精濾網(wǎng)各一層，其流速小于2m/s。經(jīng)過(guò)SDG中和吸附的廢氣再進(jìn)入活性炭固定床吸附裝置，主要用于去除酸性物質(zhì)后的VOCs的吸收，其設(shè)計(jì)流量大小為3000m3/h，尺寸大小為：1.56mx0.71mx1.8m,主體材料PP塑料，內(nèi)含過(guò)濾網(wǎng)，過(guò)濾速度約0.5m/s,SDG中和吸附裝置與活性炭吸附箱見(jiàn)圖3。配套設(shè)施：鋼支撐基座2套。圖3SDG中和吸附裝置與活性炭吸附箱Fig3SDGneutralizationadsorptiondeviceandactivatedcarbonadsorptiondevice4工藝參數(shù)的相關(guān)計(jì)算4.1設(shè)備選型相關(guān)計(jì)算危廢倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)為11.5mx5.5mx3.5m的鋼砼結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e約220m3，倉(cāng)庫(kù)一般狀態(tài)下大部分時(shí)間都處于封閉狀態(tài)，所以倉(cāng)庫(kù)內(nèi)暫存廢物按封閉空間換氣數(shù)計(jì)算;考慮到倉(cāng)庫(kù)長(zhǎng)期處于封閉狀態(tài)且人員不在倉(cāng)庫(kù)空間工作，按每小時(shí)至少10次的換氣標(biāo)準(zhǔn)［7］。每小時(shí)更換的體積為：Vh=220x10=2200m3/h，考慮到：風(fēng)機(jī)風(fēng)量=凈化風(fēng)量x1.2,所以風(fēng)機(jī)風(fēng)量V=2200x1.2=2640m3/h,本工程選取風(fēng)機(jī)風(fēng)量為3000m3/h。風(fēng)管內(nèi)空氣流動(dòng)的阻力有兩種，一種是由于空氣本身的粘滯性及其與管壁間的摩擦而產(chǎn)生的沿程能量損失，稱為摩擦阻力或沿程阻力（hf）;另一種是空氣流經(jīng)風(fēng)管中的管件及設(shè)備時(shí)，由于流速的大小和方向變化以及產(chǎn)生渦流造成比較集中的能量損失，稱為局部阻力（h^）。主要計(jì)算公式如下：其中：入為摩擦阻力系數(shù)，v為風(fēng)管內(nèi)空氣的平均流速（m/s）,p為空氣的密度（kg/m3）,l為風(fēng)管長(zhǎng)度（m）,D為圓形風(fēng)管直徑（m）代為局部阻力系數(shù)。根據(jù)文獻(xiàn)資料［8-9］,計(jì)算結(jié)果如表3所示。表3局部與沿程阻力計(jì)算Table3Calculationofwindresistance計(jì)算項(xiàng)目壓力損失沿程阻力損失/Pa局部阻力損失/Pa風(fēng)管657.7/彎頭/633.9SDG中和吸附設(shè)備/450活性炭吸附設(shè)備/299所以管網(wǎng)與設(shè)備總壓降為2040.6Pa,由于有15%的安全系數(shù)，故總風(fēng)壓應(yīng)為2135.69Pa，選取風(fēng)機(jī)風(fēng)壓約2600Pa是合適的。4.2SDG填料與活性炭更換周期SDG填料與活性炭更換周期按照車間實(shí)際檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行更換，委托公司質(zhì)量部進(jìn)行定期檢測(cè)，以及按照設(shè)計(jì)更換標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行綜合管理。4.3處理效果評(píng)價(jià)廢氣處理的進(jìn)口與出口均有相應(yīng)的檢測(cè)口，用以檢測(cè)相應(yīng)的污染因子。相關(guān)污染因子的檢測(cè)方法，按照表4相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。表4檢測(cè)項(xiàng)目、方法和儀器一覽表Table4Inspectionitems，methods，andinstrumentlist檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)依據(jù)主要檢測(cè)儀器樣品狀態(tài)采樣測(cè)定方法氯化氫環(huán)境空氣和廢氣、氯化氫的測(cè)定離子色譜法(HJ549-2016)離子色譜儀/ICS-1100(IE-014)吸收液固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法GB/T16157-1996氟化物大氣固定污染源氟化物的測(cè)定離子選擇電極法HJ/T67-2001酸度計(jì)/PHS-3C(IE-002)氣氟(吸收液)塵氟(濾筒)非甲烷總烴固定污染源排氣中非甲烷總烴的測(cè)定氣相色譜法HJ/T-38-1999氣相色譜儀/GC9790(IE-018-1)玻璃針筒根據(jù)表4檢測(cè)方法，在環(huán)境溫度38°C,進(jìn)口廢氣流速在13.8m/s，出口廢氣15.0m/s標(biāo)態(tài)干廢氣流量=(2.91~3.22)x10m3/h獲得進(jìn)出口廢氣檢測(cè)濃度以及凈化效率如表5所示。表5交攵果分析與評(píng)價(jià)Table5Analysisandevaluationofresults檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果進(jìn)口出口凈化效率/%氯化氫排放濃度，mg/m37.091.4679.41排放速率，kg/h1.54x10-37.73x10-4/總氟化物排放濃度，mg/m33.793.0818.73排放速率，kg/h0.0119.92x10-3/非甲烷總烴排放濃度，mg/m31.22x10320.298.34排放速率，kg/h3.550.065/5結(jié)論SDG耦合活性炭中和吸附法處理含氟含氯有機(jī)廢氣，可以明顯地降低廢氣中氯化氫、總氟化物、非甲烷總烴等的含量。整個(gè)處理工藝操作簡(jiǎn)便，治理成本較低，無(wú)廢水排放；在達(dá)標(biāo)排放的前提下，減少了填料更換頻率，降低了工作量，也為企業(yè)有效減少了環(huán)保項(xiàng)目投資費(fèi)用。朱順根有機(jī)氟化物生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的三廢及其治理方法[J].有機(jī)氟工業(yè)，2004，：41-46.姚琪，刁杰.氟化工〃三廢”的資源化利用[J].化工環(huán)保，2017，37（3）：289-293.曹磊.化工企業(yè)無(wú)組織排放廢氣的危害與防治[J].污染防治技術(shù)，2006，（5）：50-51.徐金和，袁和興.氫氟酸廢渣的處理和利用[J].浙江化工，1988，