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化工廢氣治理方法及化污染氣體控制

編輯:?jiǎn)⒕G環(huán)保   瀏覽:  時(shí)間:2016-01-12

簡(jiǎn)要介紹了煤焦油化工廠產(chǎn)生的廢氣的種類及性質(zhì),具體論述了煤焦油化工廠廢氣發(fā)生源及對(duì)周圍環(huán)境的影響。選擇經(jīng)濟(jì)有效的治理方法,來保護(hù)煤焦油化工廠的環(huán)境,實(shí)現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)。

1.煤焦油化工前言概述

煤焦油是煉焦過程中煤炭化的副產(chǎn)品,所以煤焦油產(chǎn)量也隨著焦炭產(chǎn)量的增加而增加。受國內(nèi)外市場(chǎng)的影響,近幾年我國焦炭市場(chǎng)迅速上漲。我國是世界焦炭生產(chǎn)大國,從1993年起,焦炭產(chǎn)量連續(xù)居世界第一位,2003年我國新增焦炭2100萬t,焦炭生產(chǎn)量達(dá)17776萬t,約占世界焦炭總產(chǎn)量45%,出口焦炭1472萬t,占世界焦炭總貿(mào)易量的60%,目前中國已成為民辦冶金焦炭重要的供應(yīng)基地。由于近幾年焦化行業(yè)的無序發(fā)展,給環(huán)保和能源帶來了巨大的壓力,國家將對(duì)焦化企業(yè)實(shí)行市場(chǎng)準(zhǔn)入制度,不允許環(huán)保不達(dá)標(biāo)的企業(yè)進(jìn)入市場(chǎng)。要全面實(shí)行以環(huán)境容量為基礎(chǔ)的總量控制,進(jìn)行排污許可證評(píng)定,推行環(huán)境影響評(píng)價(jià)污染排放交易,利用高新技術(shù)延長焦化產(chǎn)業(yè)鏈,大力推廣煤焦油加工。由于國家產(chǎn)業(yè)政策的扶持和煤焦油產(chǎn)量的增加,煤焦油化工近幾年發(fā)展很快,煤焦油化工對(duì)環(huán)境的影響也越來越受到人們的關(guān)注。

2.我國煤焦油化工的現(xiàn)狀

2.1煤焦油化工技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

國內(nèi)煤焦油化工廠大部分只是進(jìn)行煤焦油的初步加工,主要裝置有煤焦油蒸餾、工業(yè)萘蒸餾和餾分油脫酚、脫吡啶等。到20世紀(jì)末,除寶鋼引進(jìn)日本焦油加工技術(shù)外,國內(nèi)焦油加工一直是采用20世紀(jì)50年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)的技術(shù),以及20世紀(jì)60年代、70年代我國自行開發(fā)的技術(shù),最大設(shè)計(jì)能力為10萬t/a。與發(fā)達(dá)國家相比,我國焦油加工存在著裝置規(guī)模小、布局分散、熱能利用不合理、加工深度不夠、產(chǎn)品種類少、環(huán)境保護(hù)差等問題。

進(jìn)入21世紀(jì),焦化工業(yè)的迅速發(fā)展帶動(dòng)了煤焦油工業(yè),國內(nèi)技術(shù)開發(fā)和國外技術(shù)引進(jìn),使我國煤焦油化工向裝置大型化方面發(fā)展。考伯斯在唐山建了一套15萬t/a規(guī)模的裝置,山西宏特煤化工有限公司采用國內(nèi)技術(shù)建設(shè)了一套15萬t/a規(guī)模的裝置,并于2002年底成功投產(chǎn)。經(jīng)過2年的運(yùn)行,各級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過技術(shù)要求,使我國焦油加工單套裝置處理能力突破了10萬t/a(50年來我國焦油加工單套裝置設(shè)計(jì)規(guī)模一直未超過10萬t/a)。山西焦化廠引進(jìn)法國BEFS公司30萬t/a焦油加工技術(shù),目前已經(jīng)開始建設(shè),將于2006年投產(chǎn)。另外,其他地區(qū)也在利用國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)籌建10~30萬t/a規(guī)模的焦油加工裝置。在1~2d內(nèi),我國煤焦油加工將逐步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集中加工,技術(shù)裝備、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品種類各方面達(dá)到國際先進(jìn)水平,有利于煤焦油化工廠環(huán)境的綜合治理。

2.2煤焦油化工廠廢氣發(fā)生源

煤焦油是以多環(huán)及雜環(huán)化合物為主體的有機(jī)混合物,煤焦油加工精制是近代煤化工的一個(gè)重要分枝。煤焦油及其絕大部分產(chǎn)品具有凝固點(diǎn)(結(jié)晶點(diǎn))高的特性,而且比重大于1,在煤焦油化工生產(chǎn)過程中,為了使物料有良好的流動(dòng)性,須將物料溫度控制在其凝固點(diǎn)(結(jié)晶點(diǎn))之上。由于物料的比重大于1,物料在儲(chǔ)存時(shí),生產(chǎn)過程攜帶進(jìn)入系統(tǒng)的水浮在油品上部。煤焦油及其產(chǎn)品的這種性質(zhì),要求煤焦油化工廠油品的輸送和儲(chǔ)存在較高的溫度下進(jìn)行,也就決定了煤焦油化工廠廢氣對(duì)環(huán)境的影響,煤焦油化工廠廢氣治理是非常重要的。

廢氣發(fā)生點(diǎn)主要有油槽的放散管、冷凝冷卻設(shè)備放散管、瀝青成型機(jī)、工業(yè)萘成型機(jī)以及提取粗酚時(shí)酚鈉鹽分解產(chǎn)生的廢氣等。

主要污染物有H2S、BaP、萘塵、氨和瀝清煙等。

3煤焦油化工廠廢氣治理方法

空氣中有毒有害氣體的凈化處理是工業(yè)衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)所必須的。大力消除在生產(chǎn)過程中避免有毒有害物質(zhì)的危害,既能保護(hù)職工的安全和健康,又是搞好環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)基本措施。在煤焦油化工廠,從工作場(chǎng)所排出的有害氣體,如果不進(jìn)行凈化處理,特別是排出量大而超過一般外界空氣(或高空)的自凈能力時(shí),勢(shì)必對(duì)周圍環(huán)境造成影響,也會(huì)污染工作場(chǎng)所的空氣。既危害周圍居民,也危害職工本身的健康。

工業(yè)有毒有害氣體廢氣治理凈化處理的方法有,燃燒凈化法、冷凝凈化法、液體吸收法或吸附法等。最有效的是改進(jìn)工藝,在生產(chǎn)賽程中避免有毒有害的氣體的發(fā)生。在實(shí)際工作中,要結(jié)合全廠生產(chǎn)工藝,對(duì)不同來源、不同性質(zhì)的有害氣體采取不同的治理方法。

3.1比重大于1的油品污染氣體工業(yè)廢氣治理

煤焦油化工廠的原料煤焦油及蒽油、洗油等產(chǎn)品,比重大于1,且有較高的凝固點(diǎn),生產(chǎn)時(shí)須控制溫度在60~80℃范圍內(nèi),運(yùn)輸和生產(chǎn)過程當(dāng)中進(jìn)入系統(tǒng)的水浮在油品上部,這種條件下,上部的廢水將受熱汽化產(chǎn)生污染性氣體。這種污染性氣體可采用排氣洗凈法進(jìn)行凈化處理。即來自焦油、蒽油貯槽等設(shè)備的放散氣,被風(fēng)機(jī)送入排氣洗凈塔下部,與塔上部噴灑的水逆流接觸,放散氣體中大部分NH3、H2S、HCN和CO2,/sub>被水吸收,其中水蒸氣也被冷凝下來。洗凈后的氣體從塔頂部排入大氣。污水定期送至污水處理裝置,同時(shí)向洗凈塔內(nèi)補(bǔ)充新水。


3.2輕質(zhì)油品污染氣體的控制

輕油等產(chǎn)品比重小于1,含有水時(shí),浮在水的上部,通常稱為輕質(zhì)油品。煤焦油蒸餾分離得到的輕油產(chǎn)品,主要成分為苯類。各廠可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的凈化方法。

3.2.1用吸收法廢氣治理輕質(zhì)油品散發(fā)的污染氣體

輕油等貯槽的放散氣體通常選用焦油洗油作為吸收劑,在吸收塔內(nèi)污染氣體與吸收劑逆向接觸,使廢氣得以凈化,吸收劑定期更換。

3.2.2用吸附法廢氣治理輕油排放的污染性氣體

活性炭對(duì)苯類有較強(qiáng)的吸附作用,將輕油等貯槽的放散氣引入裝有活性炭的吸附器,廢氣經(jīng)過吸附器時(shí),苯類等有害物質(zhì)被活性炭吸附,使污染氣體得以凈化。吸附器有2個(gè),一個(gè)進(jìn)行吸附操作,一個(gè)進(jìn)行再生操作,交替輪換使用。

3.3瀝青煙萘粉塵的凈化處理

煤焦油化工生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的有害氣體對(duì)環(huán)境影響較大的是瀝青煙和工業(yè)萘粉塵。煤瀝青是煤焦油蒸餾殘液,有較高的凝固點(diǎn)(商品瀝青凝固點(diǎn)一般為80~120℃)。煤瀝青在生產(chǎn)裝置中須在高溫(200~380℃)下進(jìn)行輸送和儲(chǔ)存,在這樣高的溫度下,瀝青散發(fā)出來的氣體為黃色有害氣體,通常稱之為瀝青煙。萘在遠(yuǎn)低于沸點(diǎn)溫度下,就具有很大的蒸氣壓,因而在加熱時(shí),固體萘能不經(jīng)過液態(tài)直接變?yōu)檩琳魵猓琳魵庠诶鋮s時(shí)又不可經(jīng)過液態(tài)而直接轉(zhuǎn)變?yōu)殂y白色固體。因此,固體和液體萘均能以這種形式轉(zhuǎn)變?yōu)檩练蹓m。瀝青煙和萘粉塵主要散發(fā)點(diǎn)有:瀝青和萘的貯槽,瀝青和萘的成型設(shè)備等。


3.4酚鈉鹽分解廢氣治理.

從煤焦油蒸餾提取的含酚餾分制取粗酚時(shí),酚鈉鹽的分解國內(nèi)很多企業(yè)采用間歇硫酸分解法生產(chǎn)。這種方法具有工藝簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn),特別適合小規(guī)模裝置生產(chǎn),符合我國焦油加工規(guī)模小,布局分散的現(xiàn)狀。但這種工藝在鈉鹽分解操作時(shí)產(chǎn)生大量酸性氣體,嚴(yán)重污染環(huán)境,腐蝕周圍金屬設(shè)備、管道。為了治理間歇硫酸法鈉鹽分解工藝產(chǎn)生的酸性氣體,可采用吸收法處理酸性氣體(見圖4),吸收劑可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇,最常見的稀堿液(NaOH)。酚鈉鹽蒸吹凈化時(shí)產(chǎn)生的廢水呈堿性,可以作為處理分解酸性氣體的吸收劑,以廢治廢。還可以考慮直接用凈化后的酚鈉鹽作吸收劑,在除去酸霧的同時(shí),酚鹽得以分解。

4改進(jìn)生產(chǎn)工藝,避免有毒有害氣體的產(chǎn)生,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)

解決環(huán)保問題最有效的方法是實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),采用新工藝、新技術(shù)、充分利用資源,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì),確保在整個(gè)生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)。國內(nèi)外在煤焦油化工廢氣治理方面進(jìn)行了大量的技術(shù)投入,對(duì)有害物質(zhì)從原來的終治理到目前過程控制,取消生產(chǎn)過程中有害物質(zhì)的產(chǎn)生,已有多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

4.1用氮?dú)夥忾]液體化工物料儲(chǔ)存設(shè)備

液體化工物料儲(chǔ)存環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢氣污染,相當(dāng)一部分來自儲(chǔ)存設(shè)備的放散管。用氮?dú)夥忾]液體化工物料儲(chǔ)存設(shè)備,使之覆蓋在液體化工物料的表面,既能防止化工物料的揮發(fā)損失又可防止環(huán)境污染。例如,用氮?dú)夥忾]苯類等輕質(zhì)油品貯槽。瑞士蘇爾壽公司的精萘生產(chǎn)技術(shù),對(duì)所有設(shè)備采用氮?dú)夥忾],在鞍鋼和山東濟(jì)寧民生煤化工公司已運(yùn)行多年。

4.2瀝青和萘實(shí)行液態(tài)運(yùn)輸

瀝青和萘冷卻成型是煤焦油化工廠大氣污染的主要部位。工業(yè)較發(fā)達(dá)國家普遍采用液態(tài)運(yùn)輸?shù)姆绞剑慈∠顺尚偷纳a(chǎn)工序,又能節(jié)約生產(chǎn)廠成型過程和使用廠融化過程的能耗。我國部分廠家在一定區(qū)域范圍內(nèi)也在逐步實(shí)行瀝青和萘的液體運(yùn)輸,山西宏特煤化工有限公司液體瀝青運(yùn)輸距離可達(dá)500km。

4.3酚鈉鹽分解的先進(jìn)工藝

較大規(guī)模的煤焦油化工廠,采用連續(xù)硫酸法酚鈉鹽分解工藝和二氧化碳分解工藝,徹底杜絕了酸性氣體的產(chǎn)生。

4.3.1連續(xù)硫酸法酚鈉鹽分解工藝

酚鈉鹽和硫酸按一定比例連續(xù)進(jìn)入分解反應(yīng)器,反應(yīng)后的混合物料進(jìn)入冷卻器,在冷卻器里用水間接取走分解產(chǎn)生的熱量,在整個(gè)酚鈉鹽的分解、產(chǎn)品分離回收過程中不產(chǎn)生廢氣,也減少了酸和酚產(chǎn)品的損失。

4.3.2二氧化碳分解

酚鈉鹽是一種強(qiáng)堿弱酸鹽,任何一種酸性較酚強(qiáng)的酸都可以分解酚鈉鹽。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家采用二氧化碳分解酚鈉鹽制取酚類產(chǎn)品,國內(nèi)有二氧化碳來源、規(guī)模較大的煤焦油化工廠也采用二氧化碳分解酚鈉鹽,并在逐步推廣。二氧化碳分解酚鈉鹽是在填料塔內(nèi)完成的,酚鈉鹽和二氧化在填料塔內(nèi)逆向流動(dòng),直接接觸完成分解過程,生產(chǎn)的酚類產(chǎn)品與碳酸氫鈉溶液按比重自然分層。

將碳酸氫鈉溶液加熱至95℃,使之全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈉,再將碳酸鈉用石灰乳苛化得到氫氧化鈉。

苛化得到的氫氧化鈉重新用于含酚餾分脫酚,從而形成了氫氧化鈉的循環(huán)使用,氫氧化鈉回收率約為75%。二氧化碳來源有以下幾個(gè)方面;石灰窯煙氣含二氧化碳可達(dá)30%,非常適用于酚鈉鹽分解。高爐煤氣燃燒后的煙氣以及燃煤煙氣等均可用來分解酚鈉鹽。

5結(jié)論

煤焦油化工廠生產(chǎn)的廢氣種類多,組成較復(fù)雜,主要有不燃廢氣、有毒氣體、易燃易爆廢氣和有毒粉塵等,應(yīng)根據(jù)不同性質(zhì)的廢氣采取不同的廢氣治理方法。

煤焦油化工廠廢氣治理的根本出路在于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn),采取新技術(shù)、新工藝、在中間過程進(jìn)行控制,不產(chǎn)生污染性廢氣。

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