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南通洋口化学工业园新材特种胶废气治理项目(完成)

南通新材料有限公司是目前国内高性能复合聚氨酯胶粘剂行业龙头企业,是软包装复合聚氨酯胶粘剂领域品种最多、规模最大、市场占有率最高的专业厂家。公司一直专注于高性能复合聚氨酯胶粘剂的研发和生产,目前产品种类包括塑料软包装用复合聚氨酯胶粘剂、油墨粘结料、高铁用聚氨酯胶粘剂、反光材料复合用胶粘剂、复膜铁专用胶等几大类一百多种,产品广泛应用于包装、印刷、交通运输、安全防护、家用电器、建筑材料等重要行业或领域。

   在车间生产时挥发的有机废气,企业虽然已经对这些废气进行了收集处理,且每个排放口都有在线检测系统,但处理效果不理想,厂区内仍然弥漫这刺鼻的恶臭味道,影响到了周围的环境。为此,建设单位拟对该生产废气处理装置进行改造,以确保达到相应的排放标准,保护职工及周围居民的健康生活环境。受其委托,我司组织有关人员针对该单位的厂区内的特种胶车间废气的治理

一、设计依据与原则

1)                       设计依据

1)《中华人民共和国环境保护法》及其它相关环境保护法律、法规和规章;

2)《机械设备安装工程施工及验收规范》(GB50231-2009

3)《通风与空调工程施工及验收规范》(GB50243-2002);

4)《低压配电设计规范》(GB50054-2011);

5)江苏省地方标准 《化学工业挥发性有机物排放标准》(DB323151-2016);

6)《钢结构工程施工质量及验收规范》(GB50755-2012);

7)《爆炸危险环境电力装置设计规范》(GB50058-2014);

8)《化工企业静电接地设计规程》(HG/T20675-1990);

9) 建设单位提供的有关参数和资料,及厂区管理相关安全规范与要求;

(注:以上规范和标准如有最新版本则以最新版为准)

 

2)                       设计原则

1) 严格执行国家及地方有关环保法规及相关的排放标准,使处理后的废气

各项指标达到且优于国家和地方标准。

2) 采用先进、合理、成熟、安全可靠的处理工艺,并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。

3) 工艺设计与设备选型具有较大的灵活性和调节余地,确保废气达标排放。

4) 在净化设备运行过程中便于操作管理、维修、节省动力消耗和运行费用。

3)                       污染源分析及客户信息

特种胶生产工艺简述:

 在常温(自然)的状态下把固体物料人工投入反应釜中,然后输送溶剂入搅拌锅中,一次性投好料后,进行酯化反应。②再进行聚缩反应,反应结束后得到半成品。 ③将半成品投入聚合反应釜中,加入助剂,一次性投好料后,开始缓慢加热搅拌,当其粘度达到标准时停止反应,实行冷却到一定温度加入乙酸乙酯稀释,挥发的稀释剂经过冷凝器回流,搅拌锅内物料冷却后行成品包装。

这一系列过程中都会有挥发性有机废气产生,特别是投料时废气浓度极高;根据建设单位所述,废气成分主要为乙酸乙酯、二乙二醇、乙二醇、异丙醇;排放浓度波动较大,平时排放浓度为1000-2000mg/m³,偶尔达到5000mg/m³以上,高浓度持续时间为几分钟到半小时不等,且无排放规律;建设单位通过收集系统对废气收集后送入串联的两个喷淋塔中进行洗涤后直接排放。

4)                      治理排放标准

通过合理的工艺设计,保证该车间生产尾气经治理后满足江苏省《化学工业挥发性有机物排放标准》(DB323151-2016)中各项排放限值;详见4.1

序号

污染物

最高允许排放浓度(mg/m³)

监控位置

1

乙酸酯类

50

排气筒

2

乙酸乙烯酯

20

3

非甲烷总烃

80

4

臭气浓度

1500(无量纲)

4.1江苏省《化学工业挥发性有机物排放标准》(DB323151-2016

 

二、处理工艺

1)                       设计参数

废气温度

35

废气湿度

无显水排放

废气组成

空气、乙酸乙酯、二乙二醇、异丙醇、乙二醇不含酮类物质

溶剂排放量

平均排放浓度约1500mg/m3

最高排放浓度约6000mg/m3

最高排放浓度持续时间≤20min

每小时最高排放量20kg/h

风机流量

9500m3/h

主管规格

Φ500mm

废气浓度

6000mg/m³(峰值)

治理后排放浓度

80mg/m³

日生产时长

24hr

年生产时长

300

去除率

99%

2.1 设计参数

 

2)                      处理工艺选择

目前对于醋酸乙酯废气的废气处理设备工艺主要有焚烧法、冷凝法、吸附法、光解法和生物法等,由于该排放口的排放浓度波动较大,平时排放浓度为1000-2000mg/m³,偶尔达到5000mg/m³以上,高浓度持续时间为几分钟到半小时不等,且无排放规律;为了保证极高的去除率,建议保留原有串联的两个喷淋塔,再增加处理工艺。

乙酸乙酯废气治理时采用喷淋+光解除臭设备联合工艺处理;此工艺可有效的净化高浓度乙酸乙酯废气,从而体现各单一方法的优点,提高VOC以及异味的去除效果,以减少后续处理的负荷,提高去除效果的同时也延长了设备的寿命,降低了设备运行成本,有明显的经济和环境效益。

3)                       工艺流程

系统流程如下:

                            

流程图

2.2 系统流程图

工艺流程说明:

系统保留原有2台喷淋以及风机,但更改循环水中的吸收材料;图中洋红色代表新增设备,先将集气系统收集的高浓度混合废气经过风机输送到第一级喷淋中,经气—液对流吸收,无机废气被吸收转化中和,部分溶于水的有机废气被吸附转化为液体,溶于循环喷淋液中,此过程还起到进一步降温隔断的作用,并具有除尘功能。

针对具有复杂性、综合性的高浓度有机废气,这些不溶于或难溶于水的有机气体进入第二级喷淋塔,循环水中添加我公司专用喷淋液,利用汽—液对流界面间静电吸附和相似相溶吸附原理,采用改性高吸附材料(同时改变液体的表面张力)以及高分子难挥发、可粘性强的效果,难溶于水或不溶于水的气体分子被吸附,转化成大分子进入循环水体中。由于溶于循环液的有机物比水轻,循环水体中的有机物聚集成团悬浮于循环液的表面,与空气接触部分被氧化成团为聚集固体,可以捞出,用来做植物肥料。另一部分溶于循环水体内的有机物,由于被循环液表面聚集团的分隔,在内部经长时间生化反应被降解经过两级喷淋塔处理后,再进入无极光解处理,无极光解净化设备主要利用光解、光触媒催化降解、臭氧化和微波裂解大作用对空气中有毒有害气体进行降解第三级碱洗塔则把废气中的氧化物洗涤到循环水池中,为了保证在极其恶劣的工况下也能达到极高的处理效率,在第三级碱洗塔后再加一台无极光机跟一台碱洗塔作为精良处理,废气经过第四级碱洗塔实现洁净排放。

 

4)                      无极光解原理

无极光解净化设备主要利用光解、光触媒催化降解、臭氧化和微波裂解大作用对空气中有毒有害气体进行降解,能有效除臭、 杀灭细菌,并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理,同时还具备抗污、净化空气等功能。

此外,无极灯管发光不依靠电极激活(俗称灯头),利用电子波、微波或中流波等隔空激发灯管内填充的物质使其发生分子跃迁产生等离子体从而发出光。

在高纯的石英玻璃管内填充不同的稀土元素,通过调整填充的品种,压力,比例等参数,使其发出不同波长的光而加以利用。

光解

大多数污染物其化学键键能都低于紫外光波长185nm的光子能量,波长越短,光子能量越高,光解效率越高。

无极光催化净化设备能产生大量紫外线(185nm)以及少量短波光,可 以使污染物的化学键断裂,使之形成游离态的原子或基团,进而最终被裂解、 氧化生成简单化合物。

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光触媒催化降解

光触媒(纳米级二氧化钛)涂于设备内腔体,在紫外光线的作用下,产生大量的 -O(游离氧)和 -OH(羟基自由基),可以有效地降解甲醛、苯、 甲苯、二甲苯、氨和VOCs等有机物和部分无机物如:氨气、硫化氢,并具 有高效广泛的消毒性能,能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理。

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臭氧化机理

利用高能高臭氧UV-C紫外光束分解空气的氧分子产生游离氧,即活性氧,因游离氧所携正负电子不平衡所以需要与氧分子结合,从而产生(臭氧03)。

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 臭氧:UV+020-0(活性氧)0-0203

 臭氧是对有机物具有极强的氧化作用,对恶臭气体及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果

 臭氧是目前对废气及异味气体处理最佳方法,得到了国家环保部门的认可与支持。

微波裂解机理

微波具有短波长、极佳穿透性的特点,可以裂解工业废气中的含高分子键 的有机物。微波对高分子裂解反应有催化的作用。微波震荡的过程中加速了分子的运动, 使得分子活性被提高,从而更不稳定,更容易被分解。

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极光机所具有的特性:

1、无需添加任何物质, 高效除恶臭  

2、自重轻,灯管没有线缆连接,不存在腐蚀的隐患,使用范围广。

3、净化设备 适应性强 ,模块化设计可自由组合占地小、对气温无要求、随时启停; 

4、运行成本低 (装机功率小、风阻) 

5因为无电极,所以几乎不存在灯管老化问题,灯管衰减非常慢,使用寿命是传统灯管的3-5倍,可达3-5年。防火、腐蚀性能高 

6单支灯管功率可以根据使用需要调整,最大可以1000/支;根据使用的不同要求,可调整灯管的参数,使其发出不同的波长。比 如:杀菌用的紫外光,加热行业用的红外光,农业用的黑光等。可变频,根据进气浓度调整电源功率最低可以到输出的 30%  

5)                      主要设备参数

建设单位车间的实际废气量<7000m³/h,选型设备处理能力为10000m³/h

无极光解设备2台):

设备的处理能力:10000m³/h

设备型号:YXQ170BO1-10K

新增喷淋塔(2台):

处理风量:10000m3/h;

材质:PP

A材三层喷淋)

耐酸碱循环泵(2  N=4Kw

新增加压风机(1台):

通过我司委派的专业检测人员对现场废气进行取样分析,现有的风机提供的压力刚好能克服目前2台喷淋及相关管道所产生的风阻,若在现有系统上增加相关设备,势必会增加风阻,现有风机已经克服不了增加设备所带来的风阻。因此,需要增加新的风机来克服新增设备所带来的风阻问题。

无极光解设备单台风阻<100Pa,新增喷淋阻力约为600Pa,系统新增阻力为∑△P=1.1(∑△P直管+∑△P弯头+∑△P设备)

∑△P直管=λ/D×v2ρ/2×L 作为风管直大且表面光滑的情况下管道内的流动状态属于层流状态,根据层状态下λ(摩擦力系数)与管壁粗糙度无关。λ/D×v2ρ/2管道的比摩参考《废气处理工程技术手册》17-21得直径500mm风量7000 m³/h比摩阻2.03pa/m∑△PL=2.03pa/m×30m=60.9pa

∑△P弯头=ξ×v2ρ/2 参考此废气处理工程技术手册》17-231D90°弯头的ξ(局部阻力系数)为0.24,  ∑△P=0.24×12.63²×1.19/2=22.78pa设计管路为10弯头即为227pa

系统新增阻力∑△P=1.160.9pa+227pa+2×100pa+2×600pa=1687.9pa;考虑风管损失以及余量,所需风压为2000Pa。故新增加压风机选型如下:

型号:4-72-5A

Q=10000m³/h,P=2000PaN=15KW

6)                      安全措施

1)电气安全设计

①现场电气设备如风机电机和排液泵电机及温度传感器等为隔爆型。

②对回信器、液位开关等开关信号,使用隔离型安全栅。

③电气控制柜和气动柜布置在没有爆炸危险的安全区内。

④电缆截面的选择按防爆环境设计,即允许载流量不小于用电设备额定电流的 1.25倍。

⑤设备主体、控制柜、气动柜及电缆桥架和保护管做可靠接地。

⑥各段风管法兰间做跨接线,并可靠接地,以消除管路中的静电;设备本体及电器接地<10Ω,仪表接地<1Ω的要求,有效防止静电。

三、 装、调试程序

设备开箱、点件、验收→设备基础测位、划线,检查、验收→设备吊装、就位→设备精平、固定→设备试运转→安装配合。

(1)设备的找平、找正

设备的找正按照设计标明的轴线尺寸确定安装基准线,基准线用墨线划于基础表面,以设备轴线对正。设备的找平采用水平仪在设备的需要保持水平面的经过机械加工的表面测量。同时也可用框式水平测量其垂直度来获取水平度。有高程要求的设备其高程控制采用水准仪在土建构筑物的绝对标高处进行转移测量。

2)设备的试运转

设备试车必须使其它专业的检验、试验合格,符合设备的运转条件。保证设备和试车人员的安全。

人员将视工作需要对进入上述区域的人员进行强制检查或拒绝其进入。

 

四、设计流程

 

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