农药处理中挥发性有机废气的蓄热式热氧化炉

摘要：以农药工业中的挥发性有机废气为研究对象，对蓄热式陶瓷体，切换阀，燃烧器的材料选择，安全控制和二恶英的设计参数进行了优化。讨论了去除效率，蓄热式热氧化技术处理挥发性有机废气的实际效果。结果表明，甲苯和非甲烷总烃的排放限值符合《大气污染物综合排放标准》（GBl6297-1996）表2中的二级标准，二氯乙烷的排放限值符合美国EPA工业标准。根据环境实验室和《大气污染物排放标准技术方法》（GB / T3840-1991）的计算值，二恶英的排放限值符合《生活垃圾焚烧污染控制标准》（GBl8485-2014）表4的标准。 RTO系统的总投资为150万元，年运行成本为49.98万元，对企业没有经济负担。 RTO适用于农药工业中挥发性有机废气的处理，特别是含有低浓度卤素的废气，可以确保净化效果并抑制二恶英的产生。截至2015年12月，江苏省农药行业规模以上企业28家，总产值430亿元。根据《国民经济产业》（GB / T4754-2011），农药生产属于化学原料和化学产品制造类别。原料和辅助材料的类型很多，有机溶剂的消耗量很大，并且许多工艺和产品也可能造成环境污染。 。在该行业中通常使用的有机溶剂包括芳烃，脂族烃，脂环烃，卤代烃，醇，醚，酯，酮等。在使用过程中，此类有机溶剂挥发形成的VOC（VolatileOrganicCompounds）是被大气污染的重要前体臭氧和二次有机气溶胶具有剧毒和致癌性。直接排放会对人体健康造成一定的伤害。根据“十三五”规划，全国挥发性有机化合物行业排放基准。江苏省的数据显示，江苏省目前的VOC排放总量为230.85万吨，工​​业排放量为108.07万吨，占比46.81％，远高于交通，生活或农业排放量。在工业来源中，化学原料和化学产品制造的挥发性有机化合物排放量为2.75万吨，占工业来源的2.54％。它已成为我省挥发性有机化合物的来源之一。目前，通常用于回收VOC的方法包括吸收，吸附，生物净化，锅炉对低温等离子体的热焚烧，光催化氧化和再生热氧化。吸收法的净化效率取决于挥发性有机化合物的水溶性，总体净化效率低，易产生二次污染，对于易解吸，有实用价值的物质，吸附再生法可以使用如采用不可再生或无回收值的吸附方法，运行成本较高，低温等离子体，光催化氧化和生物方法一般仅适用于低浓度和大风量的有机废气处理，锅炉热焚烧净化效率高，但需要依靠锅炉，运行成本高，使用场合有限，与传统的催化燃烧和直燃热氧化炉相比，RTO的热回收效率高（95 ％），净化效率（98％），运行成本低，对污染物浓度变化的抵抗力强，处理量大容量小体积工业废气的特征（如风量）已逐渐应用于化学工业，油漆，印刷等行业中挥发性有机废气的预防和控制。本文结合有机溶剂废渣的产生和排放特性江苏盐城某农药生产公司的经验和工程经验，并建议使用三室RTO进行医疗废气的最终处理，取得了良好的环境和社会效益。一，项目概况江苏省盐城市的一家农药公司主要生产氟康唑，氟氰菊酯，氟草烟，双噻酮，亚酰胺，烯酰吗啉，除草剂，抗倒酯。在正常的生产过程中，各种类型的反应器，精馏塔，真空泵，离心机和离心母液收集罐，干燥机，原料和产品储罐等设备都会产生废气。废气主要含有甲醇，异丙醇，甲苯，二甲苯，丙酮，苯酚，二乙胺，三乙胺，亚砜氯化物，乙酸，二氯乙烷，石油醚，正丁醇，二甲基亚砜和其他挥发性有机化合物以及少量的NOx， SO2，HCl，HBr，Br2，C12和其他无机污染物。企业原有的废气处理方法有冷凝，水洗，碱洗，次氯酸钠吸收，活性炭吸附等。根据现场调查，企业的废气收集与处理主要有以下几种：存在的问题：①冷凝法可回收大量有机物，水洗和碱洗对无机污染物有一定影响，但对大多数VOCs效果不佳；②次氯酸钠在一定程度上被吸收，可去除还原性有机物。挥发性有机化合物，但存在二次污染的问题；③现有的活性炭吸附净化装置没有解吸再生系统，很容易饱和。很难确保仅符合活性炭吸附标准，同时会产生大量废料活性炭和其他二次污染物。为此，笔者结合农药企业的实际情况，提出采用RTO提纯工艺处理含VOC的废气。 2.工艺流程图1显示了农药公司的VOC的三床RTO处理过程。车间中产生的含VOC的废气经过预处理，并从前鼓风机送入第一台两级水洗塔，再到去除无机废气和少量水溶性有机废气，同时起到除尘降温的作用，减少了RTO处理的负荷，再通过水洗塔去除水洗塔带来的水分。气水分离器为避免发生安全事故，将废气通过主风机送入RTO进行焚烧后进行高温焚烧处理。废气经过混合箱，水冷却塔和后碱洗塔。冷却并除去焚烧产生的酸性气体后，将其通过排气管排出，达到标准。 3.设计要点3.1。设计参数根据公司现有的废气收集系统，测得的废气流量为Q--8000m3 / l1，废气温度为30〜C。考虑到处理系统的运行裕度为20％，确定入口RTO设备的废气处理能力Q = 10000m / h。其余的设计参数如表1所示。3.2。防火间距《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）明确提出了厂房，仓库，储罐，可燃物存放场与明火或火花发射场所（IO焚烧炉）之间的最小防火间距，即：RTO焚化炉与A级和B级车间的防火距离应不少于30m，与A级仓库的防火距离应至少为25m，与A，B和C级储液罐的防火距离应为至少25m，与湿式可燃气体储罐的火隔离距离应至少为20m。与湿式氧气式储罐的火隔离距离应至少为25m，与可燃材料场的火隔离距离应至少为12.5m。 。本项目RTO焚化炉场址与A级厂房的火隔离距离为35m，符合GB50016.2014的要求。 3.3材料原则农药企业的废气中含有卤素，氮，硫和其他元素。经过这种高温焚烧后，这些有机物会生成酸性气体（例如卤化氢），从而严重腐蚀RTO炉体，从而影响设备的正常运行。因此，RTO材料的选择必须考虑腐蚀防护的问题。为了减少RTO和辅助设备的腐蚀，该系统在材料选择上做了以下工作：1）蓄热式炉排由316L不锈钢制成； 2）RTO外壳的内壁涂有温度涂层耐腐蚀的铸造材料（如耐酸的注胶材料），3）搅拌箱，水冷塔，后碱洗塔等配套设备也采用316L不锈钢制成，鼓风机和主风扇是防腐和防爆风扇。 3.4蓄热陶瓷体蓄热陶瓷体在正常的气流转换过程中起着吸热和放热的作用，使RTO进出口废气的平均温差控制在30〜C100〜C，热量交换效率大于95％，并且降低了RTO。降低能耗，降低运营成本。该项目的陶瓷蓄热器采用了LANTECMLM180的专利产品，其特点是比表面积680m2 / m3大，电阻低，热容大0.22BTU / lb * F（2.326J / kg * F ），并具有1200〜C的高温。耐酸度为99.5％，吸水率小于0.5％，压碎力大于4kgf / cm2，热胀冷缩系数小，为4.7。 X10 / C，良好的抗裂性和长寿命。 3.5。切换阀切换阀是储热陶瓷体中实现储热，燃烧和吹扫功能的关键部件之一。由于废气中含有腐蚀性介质和灰尘颗粒，频繁操作开关阀会导致腐蚀和磨损，然后出现诸如阀密封不充分和运行速度慢之类的问题，从而导致瞬态浓度超过标准要求的现象。废气，大大影响净化效果。如何解决高温条件下柔性旋转与密封之间的矛盾非常重要。因此，该系统中的所有切换阀均为进口优质气动蝶阀。所选的切换阀精度高，泄漏量小（≤1％），寿命长（可达一百万次），启闭快（≤ls）和运行。可靠。 3.6。燃烧器的主要目的是确保燃料在低氧环境中燃烧，以避免形成局部高温或燃烧不充分。这需要考虑燃料和气体之间的扩散，与炉子中的废气混合以及喷射角度（例如深度和深度），然后根据实际工艺要求选择最合适的燃烧器，否则会直接影响RTO的焚烧效果。该系统选用美国NA5424-5（20×104kcal / h）燃油比调节式燃烧器，具有连续比调节（调节范围10：1），高压点火的特点，可适应各种情况。 3.7。控制系统采用DCS系统自动控制RTO，并配有计算机，可实时监控整个系统的运行状况。 DCS系统主要包括燃烧和爆炸检测与控制系统，炉温控制系统和负压控制系统。 1）燃烧爆炸检测与控制系统：该系统在前级水洗塔与RTO焚烧炉之间的对应位置，在排气主管上装有VOCs可燃气体在线检测器。排气中挥发性有机化合物的浓度，在RTO之前离开阀门。有足够的切换时间，以确保进入RTO的挥发性有机化合物的浓度低于混合气体爆炸下限的25％。 2）炉温控制系统：炉温超过t上限温度为920℃时，系统将自动打开新的空气阀，当炉温超过上限温度为970〜C时，系统将自动打开超温排放阀，当炉温超过上限温度为l050℃，系统将自动报警并自动停止，同时打开旁路排放阀。 3）负压控制系统：该系统在前级水洗塔和RTO焚烧炉之间的对应位置的排气主管中装有压力传感器。负压控制鼓风机变频器以控制和调节鼓风机的风量，炉膛压力传感器的负压控制排气扇变频器以控制和调节排气扇的风量。 3.8。二恶英的预防和治疗基于二恶英的生产机理[1引用，该系统完成了以下工作：1）增强反应器，真空泵等设备中产生的含二氯乙烷废气的冷凝回收率，废气分别收集，活性炭吸附和蒸汽脱附回收，3）在尽量减少含二氯乙烷废气进入RTO的情况下，合理设计再生器的尺寸，以缩短极冷时间。燃烧后的高温废气，确保废气在中间温度区（300〜C〜5o0℃）的停留时间小于2S，以减少二恶英的产生。 4. RTO处理的运行效果农药公司的VOC已稳定运行了两年，并委托第三方测试机构对RTO设备进出口处的废气进行采样和监控。 RTO装置的进出口标准干排气量为8000m3 / h，排气筒高度为H = 25111，甲苯和非甲烷总烃的排放限值执行《表2》的二级标准。 《空气污染物综合排放标准》（GB16297.1996），根据美国EPA工业环境实验室计算得出的氯乙烷排放浓度，根据“制定当地大气污染物排放的技术方法”计算出排放限度标准”（GB / T3840.1991），“家庭垃圾”“焚烧污染控制标准”（GB18485-2014）中对二鹰的排放限值进行了规定。从表2可以看出，甲苯和非甲烷总烃的排放限值满足GB16297-1996表2的二级标准，二氯乙烷的排放限值符合EPA和GB / T3840的计算值-1991。由于废气中含有二氯乙烷，因此对RTO出口中的二恶英进行了监测，结果表明二恶英的浓度为0.0111ngTEQ / Nm3，远低于GB184852014中二恶英的标准限值。 1ngTEQ / Nm3.5.5。经济分析1）RTO系统总投资（包括炉体，前后喷雾吸收塔，防腐风机等）共计150万元。 2）RTO系统总装机功率为50kW，运行效率为70％，运行功率为35kW，按0.75元/kW˙h（峰谷均价）和电费计算。 630元/ d。 3）系统正常运行后，轻柴油的平均消耗量为6kg / h，按6.5元/ kg的轻柴油价格计算，轻柴油的成本为936元/ d。 4）30％液态烧碱的消耗量约为100kg / d。按液态烧碱价格1000元/ t计算，烧碱成本为100元/ d。算上每年300天的运行时间（不包括设备折旧，资本利息，维护成本等），RTO系统的总运行成本约为499,800元/ a。 6.结论结论RTO氧化和焚烧技术用于处理农药行业中的挥发性有机废气。现场运行数据表明，甲苯和非甲烷总烃的排放限值符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表2中的二级标准。的二氯化乙烯含量符合美国EPA工业环境实验室的计算值和“制定当地空气污染物排放标准的技术方法”（GB / T3840.1991），二恶英的排放限值符合“美国国家大气污染控制标准”生活垃圾焚烧（GB18485-2014）列于表4。RTO系统的总投资为150万元，年运行成本为49.49万元，对企业没有经济负担。使用该设备可以大大减少VOC的排放，并具有良好的经济和环境效益。