摘要：結(jié)合某三嗪類除草劑生產(chǎn)企業(yè)廢氣污染整改經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了其廢氣污染特點(diǎn),通過(guò)淘汰敞口結(jié)晶槽,改用密閉的多功能刮料器作為結(jié)晶設(shè)備,有效控制了結(jié)晶過(guò)程異丙醇、甲硫醇等有機(jī)廢氣無(wú)組織排放,高濃度工藝廢氣經(jīng)水吸收、除塵預(yù)處理后經(jīng)“水吸收＋蓄熱式焚燒爐＋堿吸收”處理后達(dá)標(biāo)排放,低濃度無(wú)組織廢氣經(jīng)水吸收預(yù)處理后作為助燃?xì)饨尤肴济哄仩t進(jìn)行處理。工程實(shí)際運(yùn)行效果良好,改造后企業(yè)廢氣擾民投訴明顯降低。

化工行業(yè)是江蘇的支柱性行業(yè)，2015年江蘇化學(xué)工業(yè)主營(yíng)業(yè)務(wù)收入占全國(guó)產(chǎn)業(yè)總量15.37%，居全國(guó)各省市第二位。根據(jù)《十三五規(guī)劃全國(guó)分行業(yè)VOC排放基數(shù)-江蘇》，江蘇省工業(yè)源VOCs排放量為108.07萬(wàn)噸，占總排放量的46.81%，其中化學(xué)工業(yè)(除石化外)VOCs排放量23.20萬(wàn)噸，占工業(yè)源排放量的21.47%，成為我省目前VOCs的重要源頭之一?；どa(chǎn)中排放的氣體污染物主要來(lái)源于化學(xué)反應(yīng)時(shí)加入的過(guò)量氣體原料及副反應(yīng)產(chǎn)生的廢氣、由于生產(chǎn)工藝技術(shù)及設(shè)備因跑、冒等產(chǎn)生的廢氣、在過(guò)濾、蒸餾等單元操作中低沸點(diǎn)、易揮發(fā)溶劑蒸汽尾氣以及處理廢水、廢渣時(shí)產(chǎn)生的氣體污染物等。這些物質(zhì)很容易在大氣中擴(kuò)散，對(duì)動(dòng)植物和人體有極大的危害性。隨著化工行業(yè)的不斷發(fā)展，各地因化工企業(yè)在生產(chǎn)中排放廢氣而引起的環(huán)境污染問(wèn)題和擾民現(xiàn)象日益突出，對(duì)區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量以及社會(huì)和諧產(chǎn)生了一定的影響。因此，化工生產(chǎn)企業(yè)如何有效控制廢氣污染是亟待解決的問(wèn)題。

某化工企業(yè)主要生產(chǎn)三嗪類除草劑，廢氣污染因子主要有異丙醇、甲硫醇等有機(jī)物或惡臭污染物。整改前企業(yè)對(duì)車間內(nèi)反應(yīng)釜、冷凝器、真空泵等設(shè)施設(shè)置了廢氣收集管線和多套廢氣處理裝置，主要治理手段有冷凝、水吸收、堿液吸收、次氯酸鈉吸收等，但廢氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在缺陷，現(xiàn)有凈化工藝對(duì)VOCs凈化效果較差。此外，配料間、結(jié)晶房、破碎間等區(qū)域廢氣無(wú)組織排放嚴(yán)重，對(duì)周邊大氣環(huán)境質(zhì)量易產(chǎn)生明顯不良影響。

筆者受業(yè)主委托對(duì)其廢氣收集處理系統(tǒng)進(jìn)行改造，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行實(shí)踐，該企業(yè)的異味擾民現(xiàn)象得到了有效控制。

1廢氣產(chǎn)污環(huán)節(jié)分析

該企業(yè)采用甲硫醇鈉法生產(chǎn)莠滅凈、撲草凈和特丁凈，生產(chǎn)過(guò)程使用異丙醇做溶劑，主要生產(chǎn)工序包括合成、分水、蒸餾脫溶、降溫結(jié)晶、粉碎和成品包裝，主要廢氣產(chǎn)污環(huán)節(jié)和排放特點(diǎn)如表1所示。結(jié)晶工序采用敞口結(jié)晶槽通過(guò)強(qiáng)制風(fēng)冷降溫冷卻，結(jié)晶槽進(jìn)料、風(fēng)冷降溫以及破碎挖料過(guò)程粉塵、異丙醇無(wú)組織排放嚴(yán)重。

2廢氣治理現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

企業(yè)現(xiàn)有2個(gè)生產(chǎn)車間，1#車間生產(chǎn)撲草凈、特丁凈，2#車間生產(chǎn)莠滅凈。三種產(chǎn)品為同一個(gè)工藝，相同的生產(chǎn)設(shè)備，僅是個(gè)別原料種類、投料比改變。三條生產(chǎn)線的廢氣收集處理現(xiàn)狀基本一致，如表2所示(以2#車間為例)。

1#、2#車間廢氣收集處理存在的問(wèn)題如下：1)廂式水沖泵易老化、變形，導(dǎo)致廢水、廢氣易出現(xiàn)跑冒滴漏。2)車間污水池由于每星期需挖料一到兩次，現(xiàn)場(chǎng)密閉效果較差，分層廢水排放時(shí)異味明顯，無(wú)組織排放嚴(yán)重。3)對(duì)結(jié)晶放料槽，企業(yè)采用房間密閉+四周環(huán)形引風(fēng)，車間換風(fēng)量大且現(xiàn)有PP風(fēng)機(jī)風(fēng)壓較小，難以形成足夠的負(fù)壓，影響了收集效率?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)放料時(shí)廢氣污染嚴(yán)重，VOCs濃度超過(guò)5000ppm。4)結(jié)晶物料需粉碎裝袋，企業(yè)采用“布袋+水膜除塵”工藝凈化處理，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)企業(yè)除塵器中布袋破損，導(dǎo)致有物料進(jìn)入后級(jí)水洗塔中，加大了物料損耗。5)車間廢氣收集處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改造，雖然設(shè)置了多套水吸收[4]、次鈉吸收裝置，但是缺少系統(tǒng)規(guī)劃，廢氣捕集效率較差，且現(xiàn)有凈化工藝無(wú)法有效控制甲硫醇等惡臭污染物對(duì)周邊區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量的不良影響。

3廢氣改造措施

3.1生產(chǎn)設(shè)備改造

3.1.1結(jié)晶槽改造

結(jié)晶房進(jìn)料、冷卻、結(jié)晶、挖料過(guò)程產(chǎn)生大量含異丙醇、甲硫醇的無(wú)組織廢氣?，F(xiàn)有生產(chǎn)工藝較為落后，敞開(kāi)式結(jié)晶槽廢氣難以有效收集。為從源頭控制結(jié)晶房廢氣無(wú)組織排放，必須采用連續(xù)化、自動(dòng)化、密閉化生產(chǎn)工藝替代間歇式、敞開(kāi)式生產(chǎn)工藝，減少物料與外界接觸頻率。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，企業(yè)最終淘汰了沿用已久的敞開(kāi)式結(jié)晶槽，改用密閉的多功能刮料器作為結(jié)晶設(shè)備，提升了生產(chǎn)自動(dòng)化水平，同時(shí)極大改善了車間環(huán)境?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，改造后結(jié)晶房TVOC濃度小于20ppm。

多功能刮料器(如圖1所示)由一個(gè)圓形筒體在頂部焊接封頭和一個(gè)平坦底座構(gòu)成，刮料器在封頭上安裝上填料密封和帶有刮鏟的攪拌器。其主要工藝流程如下：1)進(jìn)料、結(jié)晶;2)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，使冷空氣進(jìn)入筒體內(nèi)，冷卻物料;3)啟動(dòng)減速機(jī)，攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)，粉碎物料;4)出料過(guò)程，在出料前，打開(kāi)排氣閥卸除機(jī)內(nèi)壓力，然后旋出出料閥的頂杠，打開(kāi)出料閥口，改變旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，逐漸降低攪拌軸，物料將被緩慢刮下并且自動(dòng)出料。

3.1.2廂式水沖泵改造

現(xiàn)場(chǎng)廂式水沖泵結(jié)構(gòu)形式落后，易產(chǎn)生廢水廢氣無(wú)組織排放。對(duì)此企業(yè)優(yōu)先采用屏蔽泵、隔膜泵、磁力泵等物料泵替換現(xiàn)有水沖泵輸送有機(jī)物料。如因工藝需要采用水噴射真空泵，則改用塔式水真空泵，循環(huán)液配備冷卻系統(tǒng)，真空尾氣先接入兩級(jí)水吸收預(yù)處理，再接入廢氣總管，最終經(jīng)焚燒處置后排放。

3.2廢氣收集處理系統(tǒng)改造

在配料釜排氣口增加脈沖布袋除塵器收集投料粉塵，反吹的粉塵直接回用至配料釜，除塵器出口廢氣中含有大量異丙醇，先接入兩級(jí)水吸收進(jìn)行預(yù)處理，再接入高濃度廢氣焚燒系統(tǒng)，經(jīng)“一級(jí)水吸收+蓄熱式焚燒爐(RTO)+一級(jí)堿吸收”處理后排放。

將合成釜、蒸水釜、脫溶釜廢氣收集后先接入兩級(jí)水吸收，再接入高濃度廢氣焚燒系統(tǒng)。

破碎機(jī)進(jìn)、出料過(guò)程粉塵無(wú)組織排放嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)安裝位置不當(dāng)，且采用水吸收凈化工藝不利于回收物料，同時(shí)產(chǎn)生大量廢水二次污染。對(duì)此改造方案將進(jìn)、出料廢氣收集后先接入單機(jī)除塵器，再接入高濃度廢氣焚燒系統(tǒng)。工藝流程如圖2所示。

拆除多余的填料塔和風(fēng)機(jī)，更換老舊風(fēng)機(jī)，優(yōu)先選用玻璃鋼防腐風(fēng)機(jī)，同時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)增加變頻控制系統(tǒng)，進(jìn)一步提高廢氣收集效果。

配料間、破碎間廢氣流量大，污染物濃度低，直接采用RTO爐高溫焚燒處理運(yùn)行成本較高。為此，造方案將上述無(wú)組織廢氣先接入水吸收預(yù)處理，再作為助燃?xì)饨尤肴济哄仩t經(jīng)高溫焚燒處理后排放。工藝流程如圖3所示。

車間污水池挖料過(guò)程易產(chǎn)生甲硫醇等惡臭污染物無(wú)組織排放，改造方案對(duì)挖料區(qū)域進(jìn)行局部封閉，將挖料尾氣收集后與破碎間、配料間的無(wú)組織廢氣合并接入燃煤鍋爐。

4運(yùn)行效果分析

對(duì)于反應(yīng)釜、冷凝器出口的高濃度有機(jī)廢氣，改造方案先進(jìn)行水吸收或除塵預(yù)處理，再接入RTO爐，把異丙醇、甲硫醇等有機(jī)廢氣加熱到750～850℃，使廢氣中的有機(jī)物在氧化室氧化分解成CO2、SO2和H2O，最后經(jīng)一級(jí)堿吸收脫硫后排放。該工藝對(duì)異丙醇、甲硫醇等VOCs的凈化效率持久穩(wěn)定。焚燒系統(tǒng)出口(排氣筒高度25m)的檢測(cè)結(jié)果如表3所示，結(jié)果表明經(jīng)焚燒處理后，各類廢氣排放濃度、排放速率均達(dá)標(biāo)排放。系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量12000m3/h，總投資約182萬(wàn)元，投運(yùn)后運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)為5182元/天，其中天然氣費(fèi)1200元/天，電費(fèi)1152元/天，藥品費(fèi)2830元/天。

配料間、破碎間等的空間換風(fēng)有一定異味，換風(fēng)廢氣流量大，其中異丙醇等有機(jī)物濃度遠(yuǎn)低于爆炸極限的下限，改造方案采用水吸收進(jìn)行預(yù)處理，再作為補(bǔ)風(fēng)接入現(xiàn)有燃煤鍋爐經(jīng)1000℃左右高溫焚燒后排放。鍋爐排氣筒(高度25m)檢測(cè)結(jié)果如表4所示，結(jié)果表明利用燃煤鍋爐處理低濃度有機(jī)廢氣可有效控制異味污染。系統(tǒng)設(shè)計(jì)風(fēng)量26000m3/h，總投資約35萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)為768元/天，主要為電費(fèi)。

5結(jié)論

1)對(duì)于撲草凈、特丁凈、莠滅凈等三嗪類除草劑生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高濃度工藝廢氣，經(jīng)水吸收或除塵預(yù)處理后，采用“水吸收+RTO爐+堿吸收”凈化工藝是技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的選擇。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明：凈化裝置出口臭氣濃度、非甲烷總烴均達(dá)標(biāo)排放，對(duì)類似產(chǎn)品廢氣治理具有參考價(jià)值。

2)配料間、破碎間等局部區(qū)域換風(fēng)廢氣有具有風(fēng)量大、濃度低的特點(diǎn)，經(jīng)水吸收預(yù)處理后可作為助燃?xì)饨尤肴济哄仩t進(jìn)行焚燒處理，燃煤鍋爐無(wú)需改造，助燃風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)也能滿足要求，幾乎不影響燃煤鍋爐的運(yùn)行。

3)對(duì)于敞口結(jié)晶過(guò)程產(chǎn)生的VOCs，通過(guò)改用密閉的多功能刮料器可從源頭有效控制異丙醇等無(wú)組織排放。

來(lái)源:《廣州化學(xué)》  作者:王竹槽 胡志軍等

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