永嘉废气方案20101016

江苏永嘉化工有限公司废气治理方案江苏南大金山环保科技有限公司二O一O年十月1、项目概况江苏永嘉化工有限公司位于盐城市沿海工业园，现主要产品为年产4000吨硫化促进剂M，根据企业发展计划，准备进行技改800吨防老剂MB、3000吨促进剂DPG、1500吨硫代卡巴肼项目，技改完成后，企业在生产过程中将产生大量硫化氢气体和部分二硫化碳气体。2、废气污染概况硫化氢产生量1879.28t/a（原有项目：960t/a；技改项目：963.28t/a），速率261.01kg/h，浓度26101mg/m3；二硫化碳产生量12.53t/a，速率1.74kg/h，浓度174mg/m3；烟气量10000m3/h。3、处理要求硫化氢＜0.2×10-3mg/m3，二硫化碳＜3.0mg/m3。4、工艺废气治理方案的设计4.1设计标准规范及依据(1)《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）；(2)《制定地方大气污染排放标准的技术办法》（GB3840-1991）；(3)《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）；(4)《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）；(5)《空气质量硫化氢、甲硫醇、甲硫醚和二甲二硫的测定气相色谱法》（GB/T14678-93）；(6)《工作场所有毒因素职业接触限值》（GBZ2-2002）；(7)《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）；(8)《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）；(9)《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）；4.2设计指导思想(1)依据业主整体规划和具体要求，使废气处理设施充分发挥社会效益、环境效益。(2)采用目前国内成熟的先进技术，尽量节省投资，降低工程造价和运行费用。(3)废气处理设备尽量选用操作运行与维护管理简单方便的设备。(4)在平面布置和工程设计时，力求布局合理通畅，减少占地面积。(5)非标设备应符合国家或行业相关规范，并保证性能稳定、外表美观。(6)处理后达到国家相关的排放标准。(7)增加环保设备不影响生产运行。5、废气常见治理工艺比选目前，处理废气的工艺有很多种,比较常见的如吸收法，吸附法，冷凝法，催化燃烧法等。针对硫化氢气体和二硫化碳气体主要有以下几种方法，这些技术已经非常成熟、可靠和有效，且具备完善的设计标准、制造工艺、工程实施和运行管理经验。5.1冷凝法冷凝法是利用废气在不同温度和压力下具有不同的饱和蒸气压这一性质，采用降低系统温度或提高系统压力的方法，使处于蒸汽状态的污染物从气相中分离出来的过程。当混合气体中某一组分的蒸汽压等于某一温度下的饱和蒸汽压时，废气中的这一组分就开始凝结。采用冷凝法净化废气，要获得高的效率，系统就需要较高的压力和较低的温度，故常将冷凝系统与压缩系统结合使用。如果仅采用冷凝系统，则所需的冷凝温度很低，单机冷凝往往难以适应，在实际中，经常采用多级冷凝串联。为回收较纯的有机组分，通常第一级的冷凝温度设为0℃，以去除从气相中冷凝的水。冷凝系统流程图如图1。江苏永嘉化工有限公司废气治理方案图1.冷凝法工艺采用冷凝法净化废气，运行费用较高，适用于高浓度和高沸点有机废气的回收，回收效率一般在80%~95%以上。该法一般不单独使用，常与其他方法（如吸附、吸收、膜分离法等）联合使用。5.2吸收法吸收法是采用低挥发或不挥发溶剂对废气进行吸收，然后利用与吸收剂物理性质的差异将二者分离的净化方法。其典型工艺流程如图2所示。净化器冷凝器纯VOCs气体气液分离器溶剂冷却器冷凝液吸收塔汽提塔VOCs热交换器再沸炉吸收剂汽提后纯吸收剂图2.吸收法工艺简图江苏永嘉化工有限公司废气治理方案硫化氢为酸性气体，含硫化氢的气体在吸收塔内的上升过程中，与碱性吸收剂逆流接触而被吸收，净化后的气体从塔顶排出。吸收法适合于浓度高、温度较低和压力较高的硫化氢废气的净化。吸收效果主要取决于吸收剂的性能和吸收设备的结构特征。吸收剂选取的原则是：对吸收质溶解度大，选择性强，吸收剂蒸气压低、无毒及化学稳定性好等。吸收设备选取的原则是：气液接触面积大，阻力小，易操作，运行稳定等。常用的吸收设备是填料塔。此外，液气比、入口浓度、运行温度和压降以及吸收剂解吸性能也是影响吸收效果的主要因素。5.3吸附法吸附法是采用吸附剂吸附气相中的污染物，从而达到气体净化的目的。吸附法净化二硫化碳和硫化氢废气的工艺流程如图3所示。目前常用的工艺有活性炭吸附、活性炭纤维吸附。图3.吸附法工艺简图活性炭是一种具有非极性表面、为疏水性亲有机物的吸附剂，研究表明，活性炭吸附性能佳，原因在于其他吸附剂（如沸石、硅胶等）具有极性，在水蒸气存在的情况下，水分子和吸附剂极性分子结合，从而降低了吸附剂的吸附性能；而活性炭分子不易与极性分子结合，因而体现出对污染物较强的吸附能力。故活性炭常常被用来吸附净化气体中的恶臭物质，在环境保护方面用来处理工业废水和治理某些气态污染江苏永嘉化工有限公司废气治理方案物。吸附剂在吸附达到饱和后，需采用某种方法进行脱附才能恢复其吸附性能。此种方法称之为再生。吸附剂的再生方法有：水蒸气再生法、惰性气体再生法、热空气再生法、热力再生法、烟道气再生法、化学再生法、减压再生法、微生物再生法和微波再生法等，其中前四种方法为常用。当废气中含有多种VOCs时，活性炭对各个组分的吸附是有差别的。一般来讲，活性炭的吸附能力与化合物的相对挥发度呈负相关性。5.4克劳斯法克劳斯（Claus）法是利用H2O为原料，在克劳斯燃烧炉内使其部分氧化生成S02，继而与进气中的H2O作用生成硫磺。这种以H2O为原料制取硫磺的方法已有80年的历史。此方法一方面使硫化氢废气得到控制，另一方面“变废为宝”具有一定的经济效益。克劳斯法的主要反应原理为：H2O+3/202→S02+H2O+518kJ2H2S+S02→2H2O+3/2S+146kJ随着温度的降低02可变成06、08，生成的元素硫经冷凝后回收硫磺产品。5.5生物法废气生物净化是利用微生物以废气中的有机组分作为生命活动的能源或其他养分，经代谢降解，转化为简单的无机物(CO2、H2O等)及细胞组成物质。该方法与废水生物处理过程的最大区别在于：废气中的有机物质首先要经历由气相转移到液相(或固相表面液膜)中的传质过程，然后在液相(或固相表面生物层)被微生物吸收降解。根据微生物在有机废气处理过程中存在的形式，可将处理方法分为：(1)生物吸收江苏永嘉化工有限公司废气治理方案法(悬浮态)和(2)生物过滤法(固着态)两类。生物吸收法又称生物洗涤法，即微生物及其营养物配料存在于液体中，气体中的有机物通过与悬浮液接触后转移到液体中，之后在降解单元被微生物所降解。生物过滤法则是微生物附着生长于固体介质(填料)上，废气通过由介质构成的固定床层(填料层)时被吸附、吸收，最终被微生物降解，较典型的有生物滤池和生物滴滤池两种形式。气态污染物的生物净化处理装置一般可分三类：(1)生物过滤塔、(2)生物滴滤塔、(3)生物涤气塔，结构示意图见图5所示。图5.生物法工艺简图6、工艺方案分析永嘉硫化氢气体的净化，可以用吸收、吸附、生物法及克劳斯法等方法，或者是上述方法的组合，选择一个合适的治理方案，必须综合考虑各方面的因素，权衡利弊，选择一种经济上合理、符合生产实际，能达到排放标准的最佳方案，需考虑的因素大致如下：(1)气源的性质和废气的成分；(2)污染物的性质；(3)污染物浓度；(4)生产的具体情况及净化要求；(5)经济性。各种工艺比较可如表1所示。江苏永嘉化工有限公司废气治理方案表1.几种工艺的比较技术方案应用费用总去除率评价冷凝法高浓度、高沸点较高80%-95%一般不单独使用，常与其他方法联合使用吸收法浓度高、温度较低、压力较高较上种方法投资多75%-99%吸收剂的选择与后处理很重要克劳斯法低浓度、大风量体积小，费用高≥90%使用污染物较单一，可回收利用生物法低浓度、大风量费用较低80%-95%需要占地面积较大，耗时基于对生产工艺废气排放分析，主要为硫化氢和二硫化碳，治理工艺为将工艺尾气经储罐缓冲冷却，通过一、二级冷凝，回收硫化氢气体中的二硫化碳总量12.53的90%（11.28吨）后，通入四套碱吸收装置,导入30%的氢氧化钠溶液在50-80℃的条件下进行反应吸收，直至氢氧化钠和硫化氢转化为饱和的硫氢化钠溶液回收，并确保硫化氢气体过量，此转化过程将占工艺产生总量的95%硫化氢气体（1785.3吨）转化为的28%的硫氢化钠溶液6376吨，消耗30%的氢氧化钠7001吨，在吸收过程中将总量9%的二硫化碳冷凝回收（1.13吨）；未冷凝二硫化碳液体0.125吨和未被吸收的硫化氢气体送入克劳斯炉缺氧焚烧回收硫磺。在硫氢化钠反应器内未被充分吸收的硫化氢尾气（总量的5%,94吨）经克劳斯系统进入克劳斯反应器内，经缺氧焚烧、并经二氧化钛催化剂作用转化液态硫磺，经冷凝形成固态单质硫，本工艺硫化氢的转化率达到99.50％以上（处理93.5吨），二硫化碳的转化率达到99.99％以上，产生硫磺88吨,而且在整个操作过程中催化剂的再生及冷却均由系统自身完成，能耗低、污染少。克劳斯炉排放的尾气中含有少量的（0.47吨）硫化氢气体再经四级碱喷淋装置吸收，此过程确保氢氧化钠过量，吸收率达99.99%，剩余的微量尾气（0.047公斤/年）经六十米烟囱(流量江苏永嘉化工有限公司废气治理方案10000m3/h)高空排放，排口硫化氢气体浓度6.6×10-4mg/m3，低于检出限。反应原理：1、硫化钠生产工艺反应式2NaOH+H2SNa2S+2H2O2、硫氢化钠生产工艺反应式NaOH+H2SNaHS+H2O3、硫磺转化工艺反应式CS2+3O2CO2+2SO22H2S+3O22SO2+2H2OSO2+2H2S3S+4H2O2H2S+O22S+2H2O4、尾气吸收反应式H2S+NaOHNaHS+H2O具体处理流程如下图：江苏永嘉化工有限公司废气治理方案图6永嘉化工有限公司废气处理工艺流程图二硫化碳一、二级冷凝一、二级反应器液碱三、四级反应器液态硫氢化钠集硫罐克劳斯炉转化器计量空气冷却水一、二级碱吸收液碱微量硫化氢尾气三、四级碱吸收液碱硫化氢、二氧化硫尾气尾气尾气六十米高空排放去一、二、三、四级反应器套用生产硫氢化钠成品硫磺硫化氢废气去二硫化碳回收罐冷却水冷却水二硫化碳三级冷凝冷却水二硫化碳四级冷凝冷却水冷却水去二硫化碳回收罐去二硫化碳回收罐硫化氢尾气尾气江苏永嘉化工有限公司废气治理方案7、主要设备主要设备为喷淋塔和克劳斯炉及等，占地面积较小，工艺简单可行，运行稳定高效。具体参数见下表：序号设备名称规格型号材质数量(台套)介质工艺参数所处位置温度(℃)压力(MPa)1硫化氢集气罐Φ2200*50000Q2353硫化氢、二硫化碳常温0.4~0.8硫化氢回收工段2二硫化碳一级冷凝器Φ1200*200000Q2351硫化氢、二硫化碳冷却水常压硫化氢回收工段3二硫化碳二级冷凝器列管式冷凝器60m2Q2352硫化氢、二硫化碳冷却水常压硫化氢回收工段4二硫化碳一级接受器Φ1200*200000Q2351硫化氢、二硫化碳常温常压硫化氢回收工段5二硫化碳二级接受器Φ1200*200000Q2351硫化氢、二硫化碳常温常压硫化氢回收工段6缓冲罐Φ1400A31硫化氢、常温0.03硫化氢回收工段7酸洗罐2000L搪瓷釜2硫化氢、稀硫酸常温0.03硫化氢回收工段81~4级吸收罐Φ1400*2000碳钢8二硫化氢、液碱、水800.03硫化氢回收工段9硫化氢回收炉组合件碳钢2硫化氢、空气、铝矾土催化剂400~600常压硫化氢回收工段10冷凝器60M2碳钢1液态硫磺135常压硫化氢回收工段11集硫罐Φ1200*2000碳钢2硫磺常温常压硫化氢回收工段12尾气喷淋塔Φ1600聚丙烯4硫化氢、液碱、水常温常压硫化氢回收工段13循环泵65FB-402液碱、水硫化氢回收工段14转料泵25SG-10501硫氢化钠硫化氢回收工段15罗茨风机SR-50铸钢1硫化氢回收工段16引风机9-26-5C组合件1硫化氢回收工段8、工程投资对于处理10000m3/h硫化氢和二硫化