含醌廢氣的回用和深度治理應(yīng)用

余力彥

（紹興市上虞區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，浙江 紹興 312369）

0 前言

某大型上市醫(yī)藥股份公司在維生素E產(chǎn)品中間體的生產(chǎn)過程中干燥工序產(chǎn)生的廢氣，氣味比較敏感，主要污染因子有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、異丙醇和少量含硫類物質(zhì)等。廢氣采用旋風(fēng)、布袋除塵后，由風(fēng)機(jī)引至水噴淋塔、堿噴淋塔先后進(jìn)行水洗和堿洗處理后高空排放。

現(xiàn)有廢氣處理工藝流程如下圖：

由于治理不徹底，排出的氣體仍有微量臭味（主要是酚類、醌類的味道），造成的二次污染影響人們的感官，長期以來成為治理難題，困擾著該公司的發(fā)展。為改善環(huán)境，提升公司社會(huì)責(zé)任感，該公司擬對該股廢氣進(jìn)行除味深化治理，徹底消除該股廢氣排放帶來的負(fù)面影響。

1 工藝思路

有機(jī)廢氣的治理方法較多，根據(jù)其可燃性，溶解性等特性，常用的治理方法有：冷凝法、吸收法、燃燒法、催化氧化法、吸附法、生物法、光催化法等[1]。

1.1 冷凝回收法

冷凝法非常適用于氣量小，濃度高的廢氣，同時(shí)可以回收其中有利用價(jià)值的成分。反應(yīng)釜、真空泵、蒸餾設(shè)備排出的尾氣經(jīng)冷凝預(yù)處理后，后續(xù)的末端治理成本可以大幅降低。

1.2 吸收法

吸收法適合于中高濃度的廢氣，風(fēng)量適應(yīng)范圍較寬。

1.3 燃燒法

燃燒法有熱力燃燒法、催化氧化、蓄熱氧化、蓄熱催化氧化等多種類型。

①熱力燃燒法處理效率高，但能耗高，運(yùn)行費(fèi)用過高。

②催化氧化法適用于高溫、中高濃度的有機(jī)廢氣治理[2]。但該法若使用貴金屬催化劑，費(fèi)用昂貴；化工行業(yè)廢氣種類多，當(dāng)含有鉛、錫、鋅、硅、硫、磷、砷及鹵素等物質(zhì)時(shí)，催化劑容易中毒；特別是一般化工行業(yè)廢氣中都含有氯元素，在催化氧化的溫度段內(nèi)，會(huì)有劇毒物質(zhì)二噁英產(chǎn)生。

1.4 吸附法

1.4.1 吸附——催化氧化法

適用治理低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣，沒有將廢氣中有利用價(jià)值的部分加以回收，且其投資成本較高，操作不當(dāng)，容易造成催化劑失活。

1.4.2 吸附——回收法

吸附回收法凈化效率較高，雖然一次性投資較高，但是其回收物質(zhì)的價(jià)值高，不但能彌補(bǔ)一次性投資，且能給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，是中低風(fēng)量，濃度高的有機(jī)廢氣理想的治理方法。

1.5 生物法

生物法凈化有機(jī)廢氣的機(jī)理是通過固定在濾料上的微生物的代謝活動(dòng)，將廢氣中的有機(jī)成分轉(zhuǎn)化成簡單的無機(jī)物（CO2、水等）及細(xì)胞組成物質(zhì)，從而達(dá)到將氣體污染物去除的效果[3]。本法缺點(diǎn)是：設(shè)備占地面積大、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)技術(shù)要求高，其中培養(yǎng)的微生物對溫度、濕度敏感，一般技術(shù)人員不善于管理。

1.6 光催化法

光催化氧化法能夠把各種廢臭氣體如醛類、苯類、氨類、氮氧化物、硫化物及其它VOC類有機(jī)物、無機(jī)物在光催化氧化 的作用下還原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它無毒無害物質(zhì)，同時(shí)具有除臭、消毒、殺菌的功效。

（5）抽樣檢測。市場監(jiān)管者將樣品放入特殊容器中送入檢測機(jī)構(gòu)對進(jìn)場的果蔬進(jìn)行成分分析，并做好樣品與商品信息的相互關(guān)聯(lián)。

2 進(jìn)出口污染物因子、廢氣量設(shè)計(jì)

2.1 排氣量

根據(jù)車間提供資料，現(xiàn)有風(fēng)機(jī)排氣能力為12 000～14 000 m3/h。通過對干燥塔無物料情況下實(shí)測，廢氣流量約為8 400 m3/h，溫度約70℃，折合常溫氣流量約為7 400 m3/h，考慮到余量情況，建議設(shè)計(jì)排氣量9 000 m3/h。

2.2 排氣濃度

根據(jù)相關(guān)資料提供，廢氣的主要污染物有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、異丙醇和少量含硫類物質(zhì)等。排氣濃度總有機(jī)物（VOC）在40～400 ppm之間，折算重量比，濃度約為 270～2 700 mg/m3。根據(jù)物料衡算，烘干過程三甲基苯醌損耗量約為100 kg/d，計(jì)算濃度為 650 mg/m3。

廢氣中的硫主要是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中添加的催化劑中帶來的，以二氧化硫的方式存在，折合純硫量約為0.034 kg/h。按二氧化硫計(jì)算濃度約為9 mg/m3。

表1 廢氣組成及含量

2.3 排氣溫度

根據(jù)車間提供資料，旋風(fēng)除塵器出口溫度為60℃～70℃。

2.4 排水量

根據(jù)車間提供資料，進(jìn)干燥塔物料含水量為13%～20%，按20%計(jì)算，排水量為100 kg/h。烘干過程絕對濕度上升 1.2%～1.3%。

3 設(shè)計(jì)原則

（1）根據(jù)廢氣的特征，結(jié)合現(xiàn)有的廢氣治理設(shè)施，在確保廢氣處理達(dá)標(biāo)的前提下，盡量采用簡潔、成熟、可靠的處理工藝，達(dá)到功能安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、操作方便。

（2）資料結(jié)合實(shí)地勘察，盡可能真實(shí)地反映實(shí)際污染狀況，為工藝選擇提供充分依據(jù)。

（3）處理工藝要有針對性。應(yīng)根據(jù)企業(yè)的具體情況和發(fā)展規(guī)劃，有針對性地提出綜合治理工藝線路，做好惡臭、有毒化學(xué)品防治的優(yōu)先考慮，分析其達(dá)標(biāo)排放的可行性，減輕對大氣環(huán)境的污染。

（4）末端治理與清潔生產(chǎn)相結(jié)合，來提高處理效果，削減運(yùn)行成本，降低企業(yè)負(fù)擔(dān)。

（5）主要機(jī)電設(shè)備選用優(yōu)質(zhì)、低能耗的國產(chǎn)設(shè)備，設(shè)置必要的自控裝置，合理應(yīng)用自動(dòng)控制，達(dá)到現(xiàn)場無人值守，盡最大可能地減少維修費(fèi)用。

（6）布局合理、緊湊、美觀。

4 治理工藝

4.1 工藝思路

該股尾氣污染物成分比較單一、穩(wěn)定，可以選擇將尾氣作為干燥系統(tǒng)補(bǔ)風(fēng)進(jìn)行回用，達(dá)到一定飽和濃度后再作為廢氣進(jìn)行處理，同時(shí)，廠區(qū)有一套適合處理高溫、中高濃度有機(jī)廢氣的催化氧化裝置，設(shè)計(jì)處理能力為10000 m3/h，實(shí)際處理負(fù)荷為4500 m3/h，剩余量完全可以滿足對該股排放廢氣的處理。

4.2 工藝流程簡圖

圖1 廢氣處理工藝流程圖

圖2 廢氣回用工藝流程圖

4.3 工藝流程說明

物料進(jìn)行干燥產(chǎn)生的干燥廢氣經(jīng)布袋除塵后，80%的廢氣（7200 m3/h）通過風(fēng)機(jī)1進(jìn)行再次除塵，然后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)和氣液分離器，廢氣依次經(jīng)過循環(huán)水、低溫水兩級(jí)冷凝、絲網(wǎng)除沫器，去除其中的水汽，最后采用蒸汽加熱后作為物料干燥的干燥塔進(jìn)氣引至干燥塔進(jìn)口，進(jìn)行循環(huán)套用，20%廢氣（1800 m3/h）進(jìn)入堿洗塔噴淋堿洗后，由引風(fēng)機(jī)2引至催化氧化裝置進(jìn)行深度處理[4]。

4.4 催化氧化床工作原理

廢氣送至催化氧化床進(jìn)氣口，與高溫氧化處理后的高溫氣體進(jìn)行換熱，溫度達(dá)到250℃～290℃之間，即達(dá)到廢氣所需的“起燃”溫度，如溫度太低，電加熱器自動(dòng)開啟，確保廢氣的溫度達(dá)到“起燃”溫度，然后被送至催化劑層催化氧化，催化氧化后的廢氣溫度可達(dá)420℃～480℃，與進(jìn)入催化氧化床的廢氣熱交換后，溫度降為180℃～230℃排出，進(jìn)行高空排放。

4.5 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）設(shè)計(jì)處理氣量：9000 m3/h。

（2）尾氣溫度：70 ℃。

（3）脫水量：100 kg/h。

5 小結(jié)

本工藝采用冷凝器將水分冷凝后80%尾氣由風(fēng)機(jī)輸送，回流為干燥塔進(jìn)氣，20%尾氣送催化氧化裝置治理。經(jīng)循環(huán)后送催化系統(tǒng)治理的尾氣VOC濃度為1350～13500 mg/m3，平均濃度約為3000 mg/m3，二氧化硫濃度約為45 mg/m3，氣量1800～2000 m3/h，車間和廠界氣味都得到明顯控制，基本無異味，每年可減少尾氣排放2700萬m3，減少VOC排放81 t。廢氣排放濃度符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）中的“新污染源大氣污染物排放限值”的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）中的排放要求。同時(shí)，該工藝對污染因子的去除率高，運(yùn)行穩(wěn)定，操作管理方便，運(yùn)行費(fèi)用相對較低。催化燃燒廢氣集中處理裝置廢氣監(jiān)測結(jié)果如表2、表3所示。

表2 催化燃燒廢氣集中處理裝置廢氣監(jiān)測結(jié)果

表3 催化燃燒廢氣集中處理裝置出口二噁英監(jiān)測結(jié)果

[1] 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.

[2] 麥榮堅(jiān)，李永峰，余林，等.VOCs催化燃燒整體式催化劑的研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2010,38（8）:24-106.

[3] 蔣芝君，王 鵬，翟 杰，等.惡臭的生物治理技術(shù)[J].微生物學(xué)通報(bào)，2003，30（2）：70-74.

[4] 王寶慶，馬廣大，陳劍寧，等.揮發(fā)性有機(jī)廢氣凈化技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（5）：47-51.