廢氣處理設備,污水處理工藝

常見10類VOCs基礎介紹和《工業(yè)廢氣治理技術方案》編制大綱

2019/4/19 10:50:32

一、常見揮發(fā)性有機物(VOCs)基礎介紹

揮發(fā)性有機物,簡稱VOCs,是常溫下,飽和蒸氣壓約大于70 Pa; 常壓下,沸點在50 - 260 oC有機化合物;常見的有芳烴類、酯類、醇類、醛類、酮類、烷烴類等。這些物質有毒、有害、致癌;形成光化學煙霧和PM2.5

1.   烷烴

烷烴是一種開鏈的飽和鏈烴,分子中的碳原子都以單鍵相連,其余的價鍵都與氫結合而成的化合物。通式為CnH2n+2,是最簡單的一種有機化合物。烷烴的主要來源是石油和天然氣,是重要的化工原料和能源物資。常用的汽油、柴油、液化氣里面主要就是烷烴。

常見烷烴有丙烷、正己烷、正庚烷等等,由于烷烴的C-H鍵特別穩(wěn)定,因此是VOCs中最難催化的物質之一。

2.   烯烴

烯烴是指含有C=C鍵(碳-雙鍵)(烯鍵)的碳氫化合物屬于不飽和烴,分為鏈烯烴與環(huán)烯烴。按含雙鍵的多少分別稱單烯烴二烯烴等。單鏈烯烴分子通式為CnH2n。雙鍵中有一根屬于能量較高的π鍵,不穩(wěn)定,易斷裂,因此容易發(fā)生氧化反應,是相對比較容易催化的物質。

3.  芳烴

芳香,通常指分子中含有苯環(huán)結構的碳氫化合物。是閉鏈類的一種。具有苯環(huán)基本結構,歷史上早期發(fā)現(xiàn)的這類化合物多有芳香味道,所以稱這些烴類物質為芳香烴,后來發(fā)現(xiàn)的不具有芳香味道的烴類也都統(tǒng)一沿用這種叫法。例如苯、二甲苯、萘等。苯的同系物的通式是CnH2n-6 (n≥6)。芳香烴的π 電子數(shù)為4n+2 (n為非負整數(shù))

上圖是苯和甲苯的分子結構,甲苯雖然只多了一個甲基,但是化學性質相差巨大。苯要比甲苯穩(wěn)定的多,通常在催化燃燒處理是苯需要更高的反應溫度,或性能更高的催化劑。



4.   

酯是指有機化學中醇與羧酸或無機含氧酸發(fā)生酯化反應生成的產物。廣泛存在于自然界,例如乙酸乙酯存在于酒、食醋和某些水果中;乙酸異戊酯存在于香蕉、梨等水果中;苯甲酸甲酯存在于丁香油中;水楊酸甲酯存在于冬青油中。高級和中級脂肪酸的甘油酯是動植物油脂的主要成分,高級脂肪酸和高級醇形成的酯是蠟的主要成分。

分子通式為R-COO-R'R可以是烴基,也可以是氫原子,R'不能為氫原子,否則就是羧基)。酯是根據(jù)形成它的酸和醇(酚)來命名的,例如乙酸甲酯CH3COOCH3、乙酸乙酯CH3COOC2H5、乙酸苯酯CH3COOC6H5、苯甲酸甲酯C6H5COOCH3、乙酸丁酯CH3COOC4H9、丙烯酸辛酯CH2CHCOOC8H17等。

 酯類有機物,由于化學性質比較特殊,在催化過程容易生產有機酸,貴金屬催化劑通常對酯的活性比較較低。

5.   

醇是脂肪烴脂環(huán)烴芳香烴側鏈中的氫原子被羥基-OH)取代而成的化合物。如,甲醇(CH3OH);乙醇(C2H5OH),俗稱酒精;乙二醇(HOCH2CH2OH)。醇類物質比較容易催化。

6.   

酮是羰基與兩個烴基相連的化合物。根據(jù)分子中烴基的不同,酮可分為脂肪酮、脂環(huán)酮、芳香酮、飽和酮和不飽和酮。芳香酮的羰基直接連在芳香環(huán)上;羰基嵌在環(huán)內的,稱為環(huán)內酮,例如環(huán)己酮。按羰基數(shù)目又可分為一元酮、二元酮和多元酮。一元酮中,羰基連接的兩個烴基相同的稱單酮,例如丙酮(二甲基甲酮)?;ゲ幌嗤臑榛焱?,例如苯乙酮(苯基甲基甲酮)。酮分子間不能形成氫鍵,其沸點低于相應的醇,但羰基氧能和水分子形成氫鍵,所以低碳數(shù)酮(低級酮)溶于水。低級酮是液體,具有令人愉快的氣味,高碳數(shù)酮(高級酮)是固體。

酮的通式為R1─CO─R2。

酮是相對比較容易催化燃燒的物質。

7.  

分子中含有-CHO(醛基)的化合物稱為醛,通式為RCHO。R-可以不是烴基,比如羥基乙醛的R-HOCH2-;R-也可以是烴基,比如烷基、烯基、芳香基或環(huán)烷基。依醛基的數(shù)目又可分為一元醛和多元醛。低級醛為液體,高級醛為固體,只有甲醛是氣體。醛與酮非常類似,酮的兩端是烷基,而醛的一段為H。醛的化學性質比較活性,比較容易催化。如甲醛在貴金屬催化劑上可以常溫下轉化為二氧化碳和水。

8.  含氮有機化合物

分子中含有碳-氮鍵的有機化合物稱為含氮有機化合物,常見的有腈、酰胺、胺等,如乙腈;二甲基甲酰胺(DMF);正丁胺等。由于含氮有機化合物中含有N元素,而N元素在催化燃燒過程容易轉化為NOx。因此NOx需要進一步脫硝處理。開發(fā)能夠控制N元素轉化為N2的催化劑很有必要。

9.  含硫有機化合物

含硫有機化合物指含碳硫鍵的有機化合物,常見的有硫醇(C2H5SH、硫醚(CH3—S—CH3)。最大的特點是惡臭,奇臭無比。含硫有機化合物通過燃燒(催化燃燒)后會生成大量SOx,腐蝕性很強,需二次處理。含硫有機化合物對貴金屬催化劑往往有影響,因此需要特別慎重。

10.  含氯有機化合物

含氯有機化合物指含碳氯鍵的有機化合物,常見的揮發(fā)性含氯有機物(CVOC)有,二氯甲烷、二氯乙烷、氯苯、三氯乙烯等。由于含氯有機化合物中含有Cl元素,而Cl元素在催化燃燒過程容易轉化為HClCl2等物質,腐蝕性很強,需二次處理。二氯甲烷、二氯乙烷等含氯有機化合物非常穩(wěn)定,很難催化燃燒,而且對催化劑也有一定影響,很多涂裝線的催化燃燒使用不成功,往往是涂料中含有含氯有機化合物有關。

二、《工業(yè)廢氣治理技術方案》編制大綱

一、概述

說明項目來源,是新項目、現(xiàn)有設施改造,還是限期治理等;

項目概況,所在地、所屬行業(yè)、生產產品、規(guī)模等;

項目需完成的主要工作目標、內容(廢氣源達標排放、回收產品綜合利用)等。

1、設計依據(jù)、原則和設計范圍

1)設計依據(jù)

有關設計標準和設計規(guī)范;

項目主管部門有關批復文件;

建設單位相關技術資料(可行性研究報告、環(huán)評報告、工藝規(guī)程、生產單元有關污染物產生量的原始記錄、生產臺帳等);

研究單位實驗報告、中試報告;

合同

2)設計原則

符合國家法律法規(guī)、技術政策、環(huán)保管理要求、技術規(guī)范;

全面反映研究實驗的成果,并按工程要求進行必要的修改和完善,為施工圖設計提供依據(jù)。

應盡可能采取清潔生產措施,消除或減少源強。

3)項目適用的污染物排放標準

 按項目所在地環(huán)境管理部門的規(guī)定,列表給出本項目完成后應達到的污染物排放標準。

4)設計范圍

經雙方協(xié)商后,以委托書或合同的形式確定,并在本方案中明確。原則上應含本項目界區(qū)內所有設施。

2、生產方法及流程特點

 介紹產品的生產原理(有化學反應的應給出主要化學反應式)、工藝流程、產污環(huán)節(jié)、所用主要原輔材料單耗、廢氣產生時數(shù)、規(guī)律和方式等。

3、污染源源強資料

詳細描述各污染源并編號,污染源編號應盡可能與項目環(huán)評報告書一致。應通過生產統(tǒng)計數(shù)據(jù)及實際檢測、監(jiān)測數(shù)據(jù)并輔以必要的物料衡算得到廢氣源源強(組分、產生速率、排氣量),環(huán)評數(shù)據(jù)僅可供參考;

為了說明污染物排放量和濃度的波動程度,應調查其產生方式(連續(xù)&間斷)、產生時數(shù)及最大瞬時值;

二、工藝技術方案

1、處理工藝路線比選

根據(jù)本項目污染源的有關污染物情況,簡單論述常見處理方法,說明各處理方法的主要優(yōu)缺點,從達標可靠性、次生污染物的可處理處置性、二次污染、投資、運行費用(需包括對次生污染物的處理處置費用)、占地面積、操作性、自動化程度等方面進行比選。

對于選定工藝方案,應進一步詳細闡述的技術原理,說明對各污染物特別是對污染源中各特征污染物的去除或降解率。如僅根據(jù)實驗室實驗結果,應給出有關實驗的主要數(shù)據(jù)及說明,并在設計中考慮足夠的工程裕量。

2、處理工藝說明和工藝技術經濟指標

本節(jié)應包括以下內容:

1)處理工藝方框圖

如果有多個污染源、多套處理裝置,應先給出收集系統(tǒng)圖,再分別給出各套處理裝置的工藝流程框圖。

處理系統(tǒng)圖用以說明各廢氣源-處理設施-排氣筒關系,表明各廢氣源污染物混合節(jié)點、處理裝置的套數(shù)及名稱。

根據(jù)處理系統(tǒng)圖,逐套給出各處理裝置的工藝流程圖。工藝流程圖中應標明所有工藝單元、各工藝單元間的連接、各污染物的流向和最終去向、原輔材料的加入點等。

2)處理工藝過程說明

 逐套以簡練的語言說明各處理裝置的工藝過程。

3)主要技術經濟指標和主要工藝參數(shù)

逐套給出各處理裝置的主要技術經濟指標和主要工藝參數(shù),參見表1


4)工藝單元預期處理效率

逐套給出各處理裝置的各污染因子的單元預期處理效率。其目的一是為了核算各污染物是否可通過工藝流程達到排放標準;二是為了核算各污染物最終排放總量。

各污染因子的單元預期處理效率如是根據(jù)實驗室實驗或文獻資料給出,應加以說明。

5混合節(jié)點廢氣組分及濃度變化

工業(yè)廢氣處理中有時會遇到合并的問題。含同種污染物的廢氣源合并,廢氣排氣量增加,污染物的濃度等于各廢氣源的平均值,速率等于各廢氣源的加和;含不同種類污染物的廢氣源合并,廢氣排氣量增加,各污染物的速率不變,但濃度降低;后者相當于稀釋排放,為環(huán)境管理所不允許;如必須這樣做,應在各廢氣源支管上設置采樣孔。

6)生產組織和裝置定員和人員培訓計劃

單套、簡單的廢氣處理裝置等在有儀表控制的基礎上,可以兼職值守。

某些有一定安全風險的操作崗位(如高空、易燃易爆有毒有害、熱分解裝置等),應設雙人上崗。

3、原輔材料及動力單耗、年消耗量

列表說明原輔材料的單耗(kg/m3給出)、日用量和年用量,均應以各原輔材料常用的形態(tài)和含量給出,特殊形態(tài)和含量應說明。


4、公用工程與動力消耗

公用工程指水、電、蒸汽、壓縮空氣、真空、各種惰性氣體、高溫熱媒、冷媒等。一般由工廠的動力車間統(tǒng)一供應,設計時僅給出消耗量。

三、主要設備與水工構筑物選型計算及管網計算

逐套進行各處理裝置的包括主要設備、輔助裝置、水工構筑物在內的選型計算以及管網計算。給出主要設計參數(shù)、工藝參數(shù)計算過程、材質(根據(jù)介質理化性質和材料性能,通過《腐蝕數(shù)據(jù)手冊》查得或實驗得到)、型號、規(guī)格和數(shù)量。

選型計算的順序為:

廢氣收集系統(tǒng)風量計算-主要設備選型計算-設備布置設計-繪制處理系統(tǒng)圖-管網計算-風機選型計算

主要設備包括廢氣收集設施(工藝設備的尾氣排口、吸風罩等)、處理裝置、風機(需在管網計算后選型)、排氣筒等。

輔助設施包括藥劑配制、新產生的廢棄物處置、壓力、溫度儀表、保溫、噪聲與振動控制、裝置進出口處的采樣口設置等。

廢氣收集設施中,工藝設備的尾氣參數(shù)(壓力、風量)通常由該設備工藝條件所決定(如產生氣態(tài)反應物時的排氣、壓力過程的泄壓等);無組織排放廢氣常通過設置各類密閉吸風罩或外部吸風罩進行收集,此時,其風量取決于密閉程度及吸風罩類型。

選型計算結果是給出各類設備、設施的工藝及設備參數(shù)、指標。

根據(jù)計算所得設計風量、設備選型計算結果,進行管網計算。

根據(jù)管網計算結果,進行風機選型計算。

根據(jù)上述計算結果,分別列出設備、構筑物一覽表和管段表。

四、儀表及自動控制

 主要測量、控制儀表(如微壓計、溫度計、酸度計、液位計等)的選型依據(jù)與設計參數(shù)、數(shù)量。

五、公用工程界區(qū)條件

 描述本界區(qū)位置、物料輸送、公用工程管線、道路、配電、上下水等以及與工廠本部的對接關系。

六、土建及綠化

描述廠房及輔助用房(辦公室、更衣室、控制室、分析化驗室、工具機修間、配電室、風機房、泵房等)的設計、結構、面積。

界區(qū)道路、場地的設計、綠化設計等。

七、環(huán)境保護及采樣口設置

核算廢棄物的最終排放量包括各尾氣中各類常規(guī)及特征因子的排放量等,各類廢棄物最終排放量(排污總量)不得大于項目環(huán)境影響報告批復中下達的指標。

描述項目完成后的環(huán)境效益(污染物的總量削減量、有毒有害物質的減排情況等、運行費用的降低情況等)。

說明廢氣處理過程中產生的新污染物種類(廢吸收液、廢吸附劑、廢濾袋等)、組分、濃度和產生量,提出處置途徑。

廢氣處理裝置的進口、出口應根據(jù)規(guī)范設置采樣口;如果多套廢氣處理裝置共用排氣筒,為防止稀釋排放,需在各處理裝置的尾氣匯并支管上設置采樣口


八、投資估算及資金籌措

 設備、構筑物及建筑物的投資概算,應根據(jù)“設備一覽表、構筑物和建筑物一覽表”中的型號、規(guī)格、數(shù)量、市場報價和當?shù)氐南嚓P費用收費標準進行計算,計算結果逐項列表與表9、表10中。

在設備和水工構筑物選型計算完成后,即可通過詢價從制造商處獲取設備、器材、管道管件、電氣儀表等等價格;

非標準設備可在完成設備簡圖后,請制造商估價;

水工構筑物按池體、構件、配件、附屬設備、防腐處理等分別進行造價估算。池體造價通常根據(jù)磚壁、砼結構按每立方米池容積估價;構件、配件、附屬設備等可按設計圖紙或選型進行詢價。




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