孫永嘉，孫靜靜，張紀(jì)文

(南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計研究院股份公司，江蘇 南京 210093)

二氯甲烷沸點39.8 ℃，分子直徑為3.3 ?，極性值3.4，室溫易揮發(fā)，由于毒性低不易燃的優(yōu)勢，是一種廣泛使用的溶劑。雖然二氯甲烷的毒性相對較低，但是呼吸進(jìn)入人體可分解成為鹽酸、一氧化碳和劇毒的光氣，對人體健康的次生危害不容忽視[1]。二氯甲烷目前廣泛應(yīng)用于化工企業(yè)，且往往無法替代，由于二氯甲烷不溶于水、熱值極低、對金屬設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，二氯甲烷屬于VOCs治理領(lǐng)域的疑難雜癥。十三五規(guī)劃中明確提出，重點地區(qū)重點行業(yè)的VOCs排放量下降10%以上[2]，所以二氯甲烷的高效處置方式顯得十分迫切。

由于二氯甲烷不溶于水所以吸收法不適用，含氯物質(zhì)會毒化催化劑催化燃燒法也不適用，光催化和低溫等離子法也無法有效去除二氯甲烷。目前處理含二氯甲烷有機(jī)廢氣的方法主要有冷凝法、吸附法[3-5]、生物處理法[6]和燃燒法，其中冷凝法對于飽和蒸汽濃度有一定效果，但是不凝尾氣濃度一般也會達(dá)到數(shù)千毫克每立方，冷凝只能作為預(yù)處理；吸附法主要以改性顆?；钚蕴亢吞祭w維為主，由于二氯甲烷沸點極低，一方面對二氯甲烷的吸附容量小，另一方面吸附的二氯甲烷很容易二次揮發(fā)再進(jìn)入氣相；生物法只適用于低濃度的二氯甲烷處理，且代謝的酸性產(chǎn)物會進(jìn)一步影響后續(xù)凈化效果；燃燒法是一種高效的處理方式，但是二氯甲烷的熱值較低需要額外補(bǔ)充熱量，同時需要重點關(guān)注是否會產(chǎn)生二噁英等強(qiáng)烈致癌物。

RTO(蓄熱燃燒)由于能耗低、凈化效率高、運(yùn)行維護(hù)方便，是目前VOCs處理的一種主流技術(shù)。含二氯甲烷的VOCs，如果廢氣成分中不含苯環(huán)類物質(zhì)，燃燒尾氣一般不會產(chǎn)生二噁英[7]，鹽酸和氯氣的燃燒產(chǎn)物可以通過后續(xù)的堿洗進(jìn)行高效處置。筆者結(jié)合以往工程經(jīng)驗，采用RTO處理含二氯甲烷和甲醇混合的VOCs，綜合凈化效率可以達(dá)到98%以上，尾氣中未檢出二噁英，鹽酸和氯氣含量遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)運(yùn)行費用較低，且與含氯尾氣接觸的主要為蓄熱體，對系統(tǒng)腐蝕相對較低，本工藝對含二氯甲烷廢氣的處理具有較高的借鑒意義。

1 項目概況

企業(yè)已二氯甲烷和甲醇作為主要生產(chǎn)溶劑，生產(chǎn)工序主要包括：配料、靜置、成膜、干燥等。根據(jù)實際調(diào)查，企業(yè)的儲罐呼吸廢氣、反應(yīng)裝置和容器的放空廢氣、干燥排氣、真空泵排氣等均進(jìn)行了收集，收集情況見表1所示。收集的廢氣中二氯甲烷濃度約1000 mg/m3，甲醇濃度約1500 mg/m3，總風(fēng)量約20000 CMH。

表1 廢氣產(chǎn)污和收集處理現(xiàn)狀

2 工藝流程

圖1 廢氣處理系統(tǒng)工藝流程圖

廢氣處理工藝流程主要分為以下幾個階段：

(1)廢氣經(jīng)過過濾箱預(yù)處理和阻火器預(yù)處理，確保進(jìn)入RTO的廢氣中顆粒物濃度小于5 mg/m3，同時處理系統(tǒng)和收集系統(tǒng)以及生產(chǎn)車間通過阻火器保證即便發(fā)生險情也不會蔓延。

(2)預(yù)處理后的有機(jī)廢氣進(jìn)入三室RTO進(jìn)行有效處理。

(3)經(jīng)過燃燒處理后的尾氣進(jìn)入鋼制的降溫堿洗塔，將尾氣溫度進(jìn)一步降低，同時中和二氯甲烷的燃燒產(chǎn)物鹽酸和氯氣。

(4)降溫后的尾氣進(jìn)一步通過玻璃鋼堿洗塔進(jìn)行二次吸收處理，高效凈化二氯甲烷的燃燒產(chǎn)物鹽酸和氯氣。

(5)有機(jī)廢氣經(jīng)上述處理單元處理后，通過主風(fēng)機(jī)高空排放。

3 主要技術(shù)參數(shù)

表2 廢氣處理系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

結(jié)合企業(yè)實際情況，在滿足揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)的各項要求下，確定廢氣處理系統(tǒng)的處理能力為20000 m3/h。各項運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

4 裝置運(yùn)行情況

處理系統(tǒng)調(diào)試完成正常運(yùn)行時，第三方檢測機(jī)構(gòu)對處理系統(tǒng)進(jìn)出口尾氣進(jìn)行了采樣檢測，結(jié)果如表3所示。檢測結(jié)果表明，處理系統(tǒng)對二氯甲烷和甲醇的凈化效率可以達(dá)到98%以上，各項參數(shù)可以達(dá)到設(shè)計要求。排放口二噁英未檢出，鹽酸和氯氣遠(yuǎn)低于國家和行業(yè)的相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。

表3 廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)出口監(jiān)測結(jié)果

5 經(jīng)濟(jì)分析

(1)處理系統(tǒng)(包括過濾器、阻火器、RTO、兩級堿洗塔、風(fēng)機(jī)等)，設(shè)備總投資190萬元。

(2)裝機(jī)功率100 kW，節(jié)能系數(shù)0.7；天然氣最大用量75 Nm3/h；全年生產(chǎn)300天，24 h連續(xù)運(yùn)行；電費0.75元/kW·h，天然氣3.5元/Nm3，32%液堿0.12萬元/噸；年冷啟動30次，冷啟動預(yù)熱3 h；正常運(yùn)行時只需要補(bǔ)充極少量的天然氣。年運(yùn)行費用為47萬元/年。

6 結(jié) 論

采用RTO處理含二氯甲烷的有機(jī)氣，對二氯甲烷和其他有機(jī)物的凈化效率可以達(dá)到99%，二氯甲烷燃燒的副產(chǎn)物鹽酸和氯氣經(jīng)過兩級堿洗處理后濃度遠(yuǎn)低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。RTO處理二氯甲烷和甲醇混合廢氣不會產(chǎn)生二噁英。整套處理系統(tǒng)具有較高的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。