滄州某化工科技有限公司丙烯酸樹脂項目廢氣處理案例
1.1 項目概況
本項目主要產品為丙烯酸乳液和膠黏劑,其中丙烯酸乳液生產主要由乳化、聚合、調和、包裝4個工序組成。大氣污染源包括一期綜合廢氣、二期綜合廢氣、二期工程投料粉塵以及無組織排放廢氣等。
(1)一期綜合廢氣
一期綜合廢氣包括丙烯酸乳液投料及放空廢氣、聚合后處理產生的投料及放空有機廢氣以及調和工序投料及放空廢氣。
(2)二期綜合廢氣
二期綜合廢氣包括丙烯酸乳液投料及放空廢氣、聚合后處理產生的投料及放空有機廢氣以及調和工序投料及放空廢氣。
(3)二期工程投料粉塵
二期工程膠黏劑投料廢氣為添加物料鈦白粉產生的粉塵,主要污染物為鈦白粉粉塵。
膠黏劑生產產生的廢氣為工藝投料時產生的粉塵,采用布袋除塵器收集即可,因此本方案以丙烯酸乳液的生產產生廢氣的處理為主要設計對象。
丙烯酸乳液產生的廢氣主要有以下三部分組成:
(1)乳化工序產生的有機廢氣(G1-1)
整個乳化過程乳化缸處于密閉狀態。由于乳化工序中需人工添加部分物料,此時投料及放空時產生有機廢氣。
主要反應物和產物:苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸甲酯由專用管道從罐區引入車間,通過流量計定量投加;甲基丙烯酸運至車間后,由氣動隔膜泵轉移至密閉的高位槽,通過流量計定量投加;聚甲基丙烯酸鈉及碳酸氫鈉采用人工投加,這些物質屬于晶體,粉塵量可忽略不計。物料添加完畢后,在常溫、常壓、密閉狀態下攪拌,使乳化劑分散均勻,約1h制備成乳化液。
(2)聚合及聚合后處理工序,產生有機廢氣(G1-2)
在聚合及聚合后處理工序,由于加料和放空時會產生有機廢氣,廢氣經聚合釜上方冷凝器冷凝后排出,冷凝物質在重力作用下回流至聚合釜。
主要反應物和產物:在聚合反應釜中加入純水、引發劑過硫酸銨水溶液(1.4kg過硫酸銨溶于6kg水中)及乳化劑NP-10,盤管通入蒸汽升溫至85℃,再將上述配置的乳化液以一定的速度壓入聚合釜中,發生合成共聚反應。聚合反應時間為2~3小時,保持釜溫80~90℃2h,聚合過程中通過控制引發劑過硫酸銨水溶液的量,控制反應的聚合程度,使單體轉化率達到100%,反應主要產物為丙烯酸、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、醋酸乙酯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯等單體與單體苯乙烯生成共聚物。反應結束后通過盤管通入循環冷卻水將釜溫降至70℃左右。
聚合反應后,在降溫至70℃的產物中投加定量增塑劑鄰苯二甲酸二甲酯、防凍劑乙二醇及助劑叔丁基過氧化氫、甲醛化亞硫酸氫鈉及純水。鄰苯二甲酸二甲酯、乙二醇運至車間后,由氣動隔膜泵轉移至密閉的高位槽,通過流量計定量投加;叔丁基過氧化氫、甲醛化亞硫酸氫鈉采用人工投加。物料添加完畢后,通過盤管通入循環冷卻水將釜溫度降至45~50℃;人工投入消泡劑和防腐殺菌劑,混合攪拌約0.5h,促使聚合反應進一步完全。該步驟完成后將乳液通過重力壓入調和缸。
(3)調和產生有機廢氣(G1-3)
將生成的乳液聚合物泵入密閉調和缸,添加成膜助劑醇脂-12調節固含量,再泵入25%的氨水調節PH值至中性,攪拌均勻自然冷卻至常溫,取樣進行檢測。項目調和工序加料和放空時會產生有機廢氣。
1.2 處理工藝
工藝采用噴淋吸收塔+活性炭吸附處理,有機廢氣中的有機溶劑經過活性炭層被吸附凈化,廢氣達標排放,活性炭吸附一段時間后活性碳吸附飽和,采用蒸汽進行高溫脫附,脫附出來的高溫混合氣體首先進入冷凝回收裝置,將大部分的廢氣混合溶液進行冷凝回收,同時,少部分不冷凝的廢氣再通過催化燃燒裝置凈化處理,工藝流程示意:
本工藝流程主要包括以下幾部分:噴淋洗滌+活性炭吸附+蒸汽脫附+催化燃燒系統,以及自動控制系統
噴淋洗滌:由于氣體中含有原料和反應物等物質,易堵塞,所以設一級噴淋過濾,將廢氣中的污染物質進行去除,同時通過噴淋水將催化燃燒系統與車間生產設備隔離,保證安全。
除濕:經過噴淋洗滌的氣體含有水分,需要經過除濕設備進行除濕,減少對后續活性炭的影響。
活性炭吸附:待處理的有機廢氣由風管引出后進入過濾器,顆粒物及雜質被過濾材料攔截,再進入活性炭吸附床,氣體中的有機物質被活性炭吸附而著附在活性炭的表面,從而使氣體得以凈化,凈化后的氣體再通過風機排向高空。
蒸汽脫附:當活性炭吸附飽和后,采用4~5kg壓力的飽和蒸汽(溫度≈155℃)對活性炭進行脫附,脫附出來的混合氣體再通過冷凝器進行冷凝,冷卻水采用20℃的常溫自來水,大部分有機物和蒸汽混合溶液被冷凝下來,而少部分不能冷凝的有機物通過管道送到催化燃燒裝置進行凈化,最終廢氣達標排放。
催化燃燒:經過冷凝器冷凝后的不凝氣,進入催化燃燒裝置,在電加熱器的作用下,使氣體溫度加熱到300℃左右,通過催化劑使有機物質在催化劑的作用下氧化分解為CO2和pO,同時放出大量的熱量,一部分作為對空氣進行加熱,將蒸汽脫附后活性炭吹干,剩余的熱量直接排放。
電氣控制系統:控制系統對風機、加熱器、溫度、閥門進行控制,實現全自動運行,此外,系統中還有阻火器,可有效地防止火焰回串,確保系統安全。
1.3 工程案例圖片