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1、丙烯酸乳液生产工艺废气的处理研究浙江某化工涂料企业主要进行丙烯酸乳液的生产,目前生产规模为年产2万吨丙烯酸乳液。生产过程产生的工艺废气主要为丙烯酸乳液生产过程产生的苯乙烯、丙烯酸、氨气、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯和醋酸乙烯废气。由于周边环境较为敏感,厂区需对废气进行收集处理,使其排放满足恶臭污染物排放标准(GB14554-93)中的二级标准,无组织排放浓度满足厂界标准。 1、生产工艺 该厂生产的各类丙烯酸乳液生产工艺基本相同,具体生产工艺流程为: 将乳化剂溶解于水中,在激烈搅拌下,用泵将单体分别打入乳化锅,然后进行滴加,40min内滴加完毕,以制备单体预乳化液。 把20%单体预乳化
2、液加入反应釜中,同时加入引发剂,升温至70-72。 保温至物料呈蓝色,此时会出现一个放热高峰,温度可升至80以上。 待温度下降后开始滴加剩余单体预乳化液,滴加速度以控制釜内温度稳定为准。 单体乳化液加完后,升温至95并保温30min后冷却,加20%氨水或碳酸氢钠调节pH值。 2、废气的控制与收集 将车间内所有反应釜的放空管、高位槽放空管、真空泵等有废气散发的部位和车间无组织废气均接入废气总管,保持废气总管内和车间内微负压。设计风量为15000m3/h,其中配料、反应釜采用泵输送,可保证风量控制在3000m3/h之内,其它无组织排放废气气量控制在12000m3/h之内。 对贮罐设置呼吸阀,减少原
3、料的挥发损失。卸车过程中,贮罐的放空管与槽罐车槽罐呼吸管软连接,以保证置换气体不在厂区内扩散;在计量放料时,计量槽内呼吸管软管连接至废气总管,以保证挥发气体不在贮罐区内扩散。车间内采用负压抽风方式抽出的气体进入废气吸收装置处理后高空排放。设置专门的原料桶和产品桶堆放车间,采用负压抽风方式。所有收集的废气均送至废气吸收装置处理后高空排放。 3、废气的治理措施 具体工艺流程见图1。 图1废气处理工艺流程图 工艺设计说明: 本处理工艺考虑将高浓度废气和低浓度废气分开处理,配料、反应釜有组织排放、储罐区废气通过收集管道接至冰乙二醇吸收塔,主要去除废气中的各种污染物质,采用乙二醇吸收。经分析和多次试验,
4、该厂所使用的原料均可溶于乙二醇,因此采用乙二醇作吸收剂。吸收塔采用填料塔。 循环液自流进入塔下端的循环槽A,循环液采用循环泵送入吸收塔上部的喷淋装置。循环液部分进入冷却装置,维持塔内循环液的温度为10以下。吸收液(乙二醇+水)每个月全部更换一次,每次进行更换的量约为1000kg。经处理后的废气再经水吸收塔吸收处理,回收尾气带出的乙二醇后并入废气总管。设置阀门调节各进气管的风量。 车间(主要是放料时的废气)和污水站收集的无组织排放废气和水吸收塔出口的废气一起进入废气总管,采用酸碱两级吸收,分别用于净化氨和其它酸性废气。车间无组织废气采用负压抽风方式抽出的气体进入废气吸收装置处理后高空排放,变无组
5、织排放为有组织排放。该部分废气收集效率为95%。 酸碱吸收塔用水采用反渗透浓水作为吸收液,吸收液定期更换,处理达标后排放。 经处理后的废气在引风机的作用下,将废气送入排放筒排放,排放高度为15m。 经济可行性分析 该装置设施投入主要为吸收塔、循环槽、风机、冷却装置等,一次性设备投资约为44万元。根据现有废气处理装置的运行情况,将车间内所有反应釜的放空管、高位槽放空管、真空泵等有废气散发的部位和车间无组织废气均接入废气总管,保持废气总管内和车间内微负压,该措施在技术上和经济上是切实可行的。根据现有的废气处理装置运行情况调查,该套处理系统只需有一名操作管理人员。其废气处理直接运行成本即为一名操作管
6、理人员工资、电费及维修费用三部分组成。操作管理人员工资:按每人每年工资1.5万元计。耗电费用:冷冻机功率:7.60kw,循环水泵功率为3.0kw,利用系数为0.8;风机功率为5.0kw,利用系数为0.8,电价按1.0元/度,按每天运行12h计算,则电费为4.5万元/a;维修费用:动力设备按每年1.5万元计。则该废气处理装置年运行费为7.5万元。 4、主要设备选型 (1)风机 型号:9-19MO4.5A 规格:Q=3000m3/H H=4000Pa N=5.0KW 数量:每套装置2台,共4台。 (2)吸收塔 塔体: 10006500,下部为循环槽。 填料类型:鲍尔环 填料尺寸:50500.8 填
7、料高度:4.5m 材质:PP 数量:共2台。 (3)循环槽 外形尺寸:18001000,与吸收塔连体。 材质:PP 数量:每套装置1台,共2台。 (4)循环泵 型号:SBH50-120 规格:Q=15m3/H H=18M N=1.50KW 数量:每套装置2台,共4台。 (5)乙二醇罐 外形尺寸: 18002000 材质:PP 数量:每套装置1台,共2台。 (6)排气筒 外形尺寸:60015000,外用钢套作支架,排气口离地15m。 材质:PP 数量:共1支。 (7)电控柜 车间内废气装置:风机与生产情况配合启动。循环泵与风机联动。 贮罐废气装置:风机由时间继电器控制,循环泵与风机联动。 (8)
8、冷却装置 主要用于循环液A的冷却,提供冷量不低于3万cal。 5、实际运行效果 本工程经调试后正式投入运行,并委托当地环境监测站进行了连续2d的监测,监期间生产负荷为85.3%,满足环境保护验收监测工况要求。 监测过程分别在厂区四周设4个测点,测定项目分别为苯乙烯、氨和恶臭无组织废气。在车间东废气收集管进口、车间西废气收集管进口和污水池废气收集管进口监测苯乙烯、氨和恶臭有组织排放。根据监测结果可知,本工程各污染因子的排放浓度、排放速率均达到其执行标准要求。车间废气处理装置污染物去除率苯乙烯31.5%、氨36.1%。 6、结论 (1)本处理工艺从废气产生的角度严格了废气收集措施,从卸车区、贮罐区、取料区进行了全密闭考虑;在生产车间各废气产生点采用点源和面源相结合的方式进行收集,就实施情况而言,已取得了一定效果。 (2)本工艺采用乙二醇作主吸收剂,水作辅助吸收剂,为使废气全面达标排放提供了良好保障,尤其是采用制冷后,效果较为明显。 (3)本工艺中的两种吸收剂均可回用生产,不产生二次污染,为废气装置长期稳定运行提供保障。 (4)本工艺考虑采用高、低浓度二个废气收集系统。高浓度废气采用乙二醇冷却吸收,吸收温度可控制在10以下,然后再用水吸收,这样的处理工艺更有利于物料的回收,同时减少乙二醇的损失。