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化工汙染氣體控製及廢氣治理方法
編輯:啟綠環保 瀏覽: 時間:2016-05-10
簡要介紹了煤焦油化工廠產生的廢氣的種類及性質,具體論述了煤焦油化工廠廢氣發生源及對周圍環境的影響。選擇經濟有效的治理方法,來保護煤焦油化工廠的環境,實現清潔文明生產。
煤焦油化工前言概述
煤焦油是煉焦過程中煤炭化的副產品,所以煤焦油產量也隨著焦炭產量的增加而增加。受國內外市場的影響,近幾年我國焦炭市場迅速上漲。我國是世界焦炭生產大國,從1993年起,焦炭產量連續居世界第一位,2003年我國新增焦炭2100萬t,焦炭生產量達17776萬t,約占世界焦炭總產量45%,出口焦炭1472萬t,占世界焦炭總貿易量的60%,目前中國已成為民辦冶金焦炭重要的供應基地。由於近幾年焦化行業的無序發展,給環保和能源帶來了巨大的壓力,國家將對焦化企業實行市場準入製度,不允許環保不達標的企業進入市場。要全麵實行以環境容量為基礎的總量控製,進行排汙許可證評定,推行環境影響評價汙染排放交易,利用高新技術延長焦化產業鏈,大力推廣煤焦油加工。由於國家產業政策的扶持和煤焦油產量的增加,煤焦油化工近幾年發展很快,煤焦油化工對環境的影響也越來越受到人們的關注。
我國煤焦油化工的現狀
煤焦油化工技術及發展趨勢
國內煤焦油化工廠大部分隻是進行煤焦油的初步加工,主要裝置有煤焦油蒸餾、工業萘蒸餾和餾分油脫酚、脫吡啶等。到20世紀末,除寶鋼引進日本焦油加工技術外,國內焦油加工一直是采用20世紀50年代從前蘇聯引進的技術,以及20世紀60年代、70年代我國自行開發的技術,最大設計能力為10萬t/a。與發達國家相比,我國焦油加工存在著裝置規模小、布局分散、熱能利用不合理、加工深度不夠、產品種類少、環境保護差等問題。
進入21世紀,焦化工業的迅速發展帶動了煤焦油工業,國內技術開發和國外技術引進,使我國煤焦油化工向裝置大型化方麵發展。考伯斯在唐山建了一套15萬t/a規模的裝置,山西宏特煤化工有限公司采用國內技術建設了一套15萬t/a規模的裝置,並於2002年底成功投產。經過2年的運行,各級經濟技術指標均達到或超過技術要求,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計規模一直未超過10萬t/a)。山西焦化廠引進法國BEFS公司30萬t/a焦油加工技術,目前已經開始建設,將於2006年投產。另外,其他地區也在利用國內外先進技術籌建10~30萬t/a規模的焦油加工裝置。在1~2d內,我國煤焦油加工將逐步實現大規模集中加工,技術裝備、產品質量、產品種類各方麵達到國際先進水平,有利於煤焦油化工廠環境的綜合治理。
煤焦油化工廠廢氣發生源
煤焦油是以多環及雜環化合物為主體的有機混合物,煤焦油加工精製是近代煤化工的一個重要分枝。煤焦油及其絕大部分產品具有凝固點(結晶點)高的特性,而且比重大於1,在煤焦油化工生產過程中,為了使物料有良好的流動性,須將物料溫度控製在其凝固點(結晶點)之上。由於物料的比重大於1,物料在儲存時,生產過程攜帶進入係統的水浮在油品上部。煤焦油及其產品的這種性質,要求煤焦油化工廠油品的輸送和儲存在較高的溫度下進行,也就決定了煤焦油化工廠廢氣對環境的影響,煤焦油化工廠廢氣治理是非常重要的。
廢氣發生點主要有油槽的放散管、冷凝冷卻設備放散管、瀝青成型機、工業萘成型機以及提取粗酚時酚鈉鹽分解產生的廢氣等。
主要汙染物有H2S、BaP、萘塵、氨和瀝清煙等。
煤焦油化工廠廢氣治理方法
空氣中有毒有害氣體的淨化處理是工業衛生、環境保護所必須的。大力消除在生產過程中避免有毒有害物質的危害,既能保護職工的安全和健康,又是搞好環境保護的一項基本措施。在煤焦油化工廠,從工作場所排出的有害氣體,如果不進行淨化處理,特別是排出量大而超過一般外界空氣(或高空)的自淨能力時,勢必對周圍環境造成影響,也會汙染工作場所的空氣。既危害周圍居民,也危害職工本身的健康。
工業有毒有害氣體廢氣治理淨化處理的方法有,燃燒淨化法、冷凝淨化法、液體吸收法或吸附法等。最有效的是改進工藝,在生產賽程中避免有毒有害的氣體的發生。在實際工作中,要結合全廠生產工藝,對不同來源、不同性質的有害氣體采取不同的治理方法。
比重大於1的油品汙染氣體工業廢氣治理
煤焦油化工廠的原料煤焦油及蒽油、洗油等產品,比重大於1,且有較高的凝固點,生產時須控製溫度在60~80℃範圍內,運輸和生產過程當中進入係統的水浮在油品上部,這種條件下,上部的廢水將受熱汽化產生汙染性氣體。這種汙染性氣體可采用排氣洗淨法進行淨化處理。即來自焦油、蒽油貯槽等設備的放散氣,被風機送入排氣洗淨塔下部,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。洗淨後的氣體從塔頂部排入大氣。汙水定期送至汙水處理裝置,同時向洗淨塔內補充新水。
輕質油品汙染氣體的控製
輕油等產品比重小於1,含有水時,浮在水的上部,通常稱為輕質油品。煤焦油蒸餾分離得到的輕油產品,主要成分為苯類。各廠可根據實際情況選擇不同的淨化方法。
用吸收法廢氣治理輕質油品散發的汙染氣體
輕油等貯槽的放散氣體通常選用焦油洗油作為吸收劑,在吸收塔內汙染氣體與吸收劑逆向接觸,使廢氣得以淨化,吸收劑定期更換。
用吸附法廢氣治理輕油排放的汙染性氣體
活性炭對苯類有較強的吸附作用,將輕油等貯槽的放散氣引入裝有活性炭的吸附器,廢氣經過吸附器時,苯類等有害物質被活性炭吸附,使汙染氣體得以淨化。吸附器有2個,一個進行吸附操作,一個進行再生操作,交替輪換使用。
瀝青煙萘粉塵的淨化處理
煤焦油化工生產裝置產生的有害氣體對環境影響較大的是瀝青煙和工業萘粉塵。煤瀝青是煤焦油蒸餾殘液,有較高的凝固點(商品瀝青凝固點一般為80~120℃)。煤瀝青在生產裝置中須在高溫(200~380℃)下進行輸送和儲存,在這樣高的溫度下,瀝青散發出來的氣體為黃色有害氣體,通常稱之為瀝青煙。萘在遠低於沸點溫度下,就具有很大的蒸氣壓,因而在加熱時,固體萘能不經過液態直接變為萘蒸氣,而萘蒸氣在冷卻時又不可經過液態而直接轉變為銀白色固體。因此,固體和液體萘均能以這種形式轉變為萘粉塵。瀝青煙和萘粉塵主要散發點有:瀝青和萘的貯槽,瀝青和萘的成型設備等。
酚鈉鹽分解廢氣治理.
從煤焦油蒸餾提取的含酚餾分製取粗酚時,酚鈉鹽的分解國內很多企業采用間歇硫酸分解法生產。這種方法具有工藝簡單、操作方便等優點,特別適合小規模裝置生產,符合我國焦油加工規模小,布局分散的現狀。但這種工藝在鈉鹽分解操作時產生大量酸性氣體,嚴重汙染環境,腐蝕周圍金屬設備、管道。為了治理間歇硫酸法鈉鹽分解工藝產生的酸性氣體,可采用吸收法處理酸性氣體(見圖4),吸收劑可根據實際情況進行選擇,最常見的稀堿液(NaOH)。酚鈉鹽蒸吹淨化時產生的廢水呈堿性,可以作為處理分解酸性氣體的吸收劑,以廢治廢。還可以考慮直接用淨化後的酚鈉鹽作吸收劑,在除去酸霧的同時,酚鹽得以分解。
改進生產工藝,避免有毒有害氣體的產生,實現清潔生產
解決環保問題最有效的方法是實現清潔生產,采用新工藝、新技術、充分利用資源,實現循環經濟,確保在整個生產過程中不產生有害物質。國內外在煤焦油化工廢氣治理方麵進行了大量的技術投入,對有害物質從原來的終治理到目前過程控製,取消生產過程中有害物質的產生,已有多年運行經驗。
用氮氣封閉液體化工物料儲存設備
液體化工物料儲存環節產生廢氣汙染,相當一部分來自儲存設備的放散管。用氮氣封閉液體化工物料儲存設備,使之覆蓋在液體化工物料的表麵,既能防止化工物料的揮發損失又可防止環境汙染。例如,用氮氣封閉苯類等輕質油品貯槽。瑞士蘇爾壽公司的精萘生產技術,對所有設備采用氮氣封閉,在鞍鋼和山東濟寧民生煤化工公司已運行多年。
瀝青和萘實行液態運輸
瀝青和萘冷卻成型是煤焦油化工廠大氣汙染的主要部位。工業較發達國家普遍采用液態運輸的方式,即取消了成型的生產工序,又能節約生產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域範圍內也在逐步實行瀝青和萘的液體運輸,山西宏特煤化工有限公司液體瀝青運輸距離可達500km。
酚鈉鹽分解的先進工藝
較大規模的煤焦油化工廠,采用連續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生。
連續硫酸法酚鈉鹽分解工藝
酚鈉鹽和硫酸按一定比例連續進入分解反應器,反應後的混合物料進入冷卻器,在冷卻器裏用水間接取走分解產生的熱量,在整個酚鈉鹽的分解、產品分離回收過程中不產生廢氣,也減少了酸和酚產品的損失。
二氧化碳分解
酚鈉鹽是一種強堿弱酸鹽,任何一種酸性較酚強的酸都可以分解酚鈉鹽。國外工業發達國家采用二氧化碳分解酚鈉鹽製取酚類產品,國內有二氧化碳來源、規模較大的煤焦油化工廠也采用二氧化碳分解酚鈉鹽,並在逐步推廣。二氧化碳分解酚鈉鹽是在填料塔內完成的,酚鈉鹽和二氧化在填料塔內逆向流動,直接接觸完成分解過程,生產的酚類產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於含酚餾分脫酚,從而形成了氫氧化鈉的循環使用,氫氧化鈉回收率約為75%。二氧化碳來源有以下幾個方麵;石灰窯煙氣含二氧化碳可達30%,非常適用於酚鈉鹽分解。高爐煤氣燃燒後的煙氣以及燃煤煙氣等均可用來分解酚鈉鹽。
結論
煤焦油化工廠生產的廢氣種類多,組成較複雜,主要有不燃廢氣、有毒氣體、易燃易爆廢氣和有毒粉塵等,應根據不同性質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於實現清潔生產,采取新技術、新工藝、在中間過程進行控製,不產生汙染性廢氣。
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