1、浙江大学硕士学位论文生物滴滤塔处理挥发性有机物（VOC）工程设计姓名：杨冰雪申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：金一中；顾震宇20120309浙江大学硕上学位论文摘要化工行业是国民经济的重要支柱产业，但化工企业在生产过程中一般都会排放出复杂的有毒、有害的挥发性有机物(VOCs),由于有机废气具有扩散速度较快且噢觉闽值较低的特点，对周囤大气环境的彩响非常大，极易造成周围生活环境质量的严重恶化而且有机废气可以参加光化学反应并加速破坏臬氛层，有机废气具有致癌致畸作用，严重威胁人类健康，因而有机废气的治理工作已成为当前环境保护工作中的一项十分紧迫的任务.本文为浙江某化工有限公司厂区内的
3、stractThechemicalindustryisanimportantpillarindustryofnationaleconomy.Chemicalcompaniesintheproductionprocessusuallyemitcomplextoxic,harmfulvolatileorganiccompounds(VOCs),organicwastegaseshasfasterdiffusionspeedandfeatureslowodorthreshold,theimpactonthesurro
4、undingatmosphericenvironmentisverylarge,isextremelyeasilycausedaroundthelivingenvironmentqualitydeteriorated.Andorganicwastegasescanattendphotochemicalreactionsandaccelerateddamagetheozonelayer.Organicwastegaseshascarcinogenicteratogenicrole,threateninghumanheal
5、thseriously.Sothemanagementoforganicwastegaseshasbecomeoneofaverypressingtaskinthetheenvironmentalprotectionwork.ThispaterisawastegasdeepeningregulationdesignforZhejiangachemicalCo.,LTD.Thechemicalplantwastegasesmainlyhaveorganicwastegasesincludetoluene
7、ethanolDMFvolatileorganicwastegas.etc.Researchshowsthat:theorderofremovalcapacityofsingleVOCsbybiologicalmethodisalcohols,aldehydesandketonesandoxygen>BTEXmonocylicaromaticshydrocarbonssuchas>halogenatedhydrocarbonForasinglecomponentmonocylicaromatics
8、removetheorderofabilityis:toluene>xyleneethylbenzenebenzeneorchlorobenzeneortwochlorobenzene.Engineeringpracticeshowstbebasicsystemisexpectedtoreachthedesignresult,achievedgoodeconomicandsocialbenefitsKeywordi:Tricktingbiofifter;Volatileorganiccompounds;Biod
10、出宝贵意见的所有专家老师表示最衷心的惑谢.谨将比文献给我的老师、朋友和家人.杨冰雷20123.12浙江大学硕士学位论文项目概述1项目柢述化工行业是国民经济的重要支柱产业，但化工企业在生产近程中一般都会排放出复杂的有毒、有害的挥发性有机物(VOCs),由于有机废气具有扩散速度较快且嗅觉阈值较低的特点，对周围大气环境的彩响非常大，极易造成周围生活环境质量的严重恶化.而且有机废气可以参加光化学反应并加速破坏臭毀层，有机废气具有致癌致畸作用，严塑威胁人类健康，因而有机废气的治理工作已成为当前环境保护工作中的一项十分紧迫的任务.本文为浙江某化工有限公司厂区内的废气深化整治设计说明书.该化工厂
12、方式进行整改.受该化工厂的委托，在现状考察和数据涸研的基础上，编制了本次设计.1.2编制依据(1)黄岩江口轻化投资区废气深化整治方案；(2)浙江黄岩某化工厂产品结构调整技改项目环境影响报告书(报批稿)；(3)浙江黄岩某化工厂废气、废水规范化整治验收监测报告(2007);(4)该化工厂提供的关于现有产品工艺的其他资料；(5)其他有关设计规范与要求.13设计原则本方案遵循如下基本指导思想：(1)根据该公司的产品结构及生产废气特征，结合已有的工程实例，在确保尾气达标的前提下，尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺，达到功能可靠、经济合理.管理方便；(2)污染调查结合企业介绍与实际勘
13、察，尽可能真实反映企业污染状况，为工艺选择提供充分依揭.(3)处理工艺有针对性.应根据企业的具体情况及发展规划，有针对性地提出综合整治技术路线，有恶臭、有毒化学品防治优先考虑，分析其达标排放的可行性，减轻对大气环境的彫响.(4)清洁生产与末端治理相结合，以提高处理效杲，降低运行成本，减轻企业负担.1.4设计范围(1)设计范围：废气深化整治系统设计包括：ABL车间及DDH车间废气收集系统和废气深化整治设施(工艺、设备、电气、自控等)的工程方案设计.(2)供货范围：提供包括废气收集系统和废气处理系统(含排放)的成套除臭装置，含处理、排放等功能完善的设备和有效运行所需的全部部件、
15、鲂工业级5007醋酸乙酯工业级5508甲就纯度98%6009金属钠1501085%7502.22,4,6&四氯喘唉并喘唉(DDH)该产品主要使用原料为：四痉基物、液氯、三氯化磷、三软氧磷，经氯化反应生成.221主要反应氯化反应方程式如下:222工艺流程2,4,6&四氯喘唳并喘咬(DDH)生产工艺流程如图21水H洗涤hI卜f洗涤废水QZJ产品包装田24四氯啞吭并噹吭生产工艺却图工艺沆程简介如下：在20JOL反应釜中投入计量好的四拓基物、三氯化璀、三氯氣磷，在2（rc下，缓慢通氯气，通氯结束后，升温保温，反应40h后，减压蒸倒溶剂，冷却，滴加丙W.转移至加有碎冰的冰解釜，将
16、反应液中剩余少量的三氯氧礁和五氯化确反应完毕，搅拌2小时后，用泵将料送入暗济式板框压滤机进压滤，压滤完成后压入自来水进行水洗，水洗后的料在送入离心机离心得产品.223废气源强分析2,4,6,卜四氯喘唉并喘唳每批产量216kg（其中杂质48.6kg,折合纯组分产品167.4kg）,年产量150吨.根据设计参考资料计算，2,4,6,8-四氯喑唉并喘唉每批投料量及产出物的物料平衡见表23根据勿料衡算表2-3.并结合物料实际消耗情况分析，得到废气排放源强见表24表M2,4,6#四氯嗨陀并唏陀场料衡鼻表（kg/批）工序原料称-纯度（%）单批作业童工业量100%董产出物名称主要成分产出童备注四
17、兴基物145氯化釜液1163.9三氯化磷400HC173.6氯化三氯氧璘（回收公用）500废气三氯射18.9废气收集处理氣气210氣气8.6合计12551255氯化釜液1163.9蒸馆釜液280.5废气HCI18.6废气收集减压蒸馆三氯氧确223处理三氨氣确842.5回收套用合计1163.9合计1163.9蒸馆釜液280.5冰解产物1839.8UX.丙旳976058.2废气丙AR0.3废气收集冰解碎冰1500HC10.4处理合计1840.5合计1840.5冰解产物1839.8232.1丙酮0.6废气收集废气HC10.8处理HCI22.9抽遽丙酮52.3去疔水处理站废水14.8氯化物3.
19、4生产设备及集气*2,4,6,8四氯喘唳并喘唉主要生产设备及废气集气量统计见表25表“2,4,6&四氯喘陀并嚏陀生产设备及集气量序号产污工序设备名称规格型号數走风童(nP/h)1糖玻瑞反应釜2000L14只2x7=14(7只釜同时)2氯化據玻璃接受釜500L19只0.1x19=1.93玻璃冷凝器3m219只0.1x19=1.94冷却液忙罐5000L1只0.55摊玻璃蒸馆釜3000L1只0.36减压蒸馆不锈钢螺枝冷毀直12m25只0.1x5=0.57擁玻塢接受釜1000L5只0.1x5=0.58扬玻璃冰解反应釜3000L3只3x3=99擄玻片式冷栽器15m25只0.1x5=0.510冷
20、却液f孃500L1只0.111压浅-压述机3只100x312母液储堆500L2只5x2=1013离心离心机gg-10003台40014母液池1座15卧式A空机组6套44016箱式A空机组2令20017合计13792X5废气排放源强2,4,6,8四氯喘呢并喘唳主要生产废气排放浓度源强见表24表242島60四氯吩宠并喘咙生产Ml#放海融产污工序污染物风量(mVh)排放速率(kgg排放浓度(mg/m3)HC11.84l.OlxlO5氣化三氨仇磷18.30223122x1a4氨A0.2151.17X104减压養馆HC1132.3251.79x106三氨氧磷2.7882.14X106丙酮9.60.3
22、80*C温度下保温反应10小时，转至脱溶釜脱去甲苯混合液，冷却后加625kg85%磷酸酸化及应，分去硝酸钠，进入精馆塔蒸馆精制.然后检测合格后包装.233废气源强分析、生产设备以及集气量a乙此基十丁内酯毎批产量670.2kg,年产量1000吨.根据设计参考资料计算，山乙酰基丫丁内酯每批投料量及产出物的物料平衡见表27根据物料衡算表2-7,并结合物料实际消耗情况分析，得到废气排放源强见表2喘a乙酰基十丁内酯的主要生产设备及废气集气量见表29表刃4乙酰基于丁内酹场料衝算表（kg/批）加热金属钠125庚气甲苯1.0收集处理合计625合计625升温釜液624酰化釜液1734.4Y丁内更5
25、酰化乙酸乙背10620.062氢气5.40.054乙醇0.20.025常压蒸懈甲就86.90.863乙酸乙酹5.20.65酸化分展乙醇25.02.5减压蒸憎乙醇8.21.37甲就62.70.45精馆a乙酰展千丁内酹7.00.875甲就80.70.088精馆回收a乙酰基丫丁内背0.20.04甲苯50.60.12表2-9亠乙醜基叩丁内酯生产设备及集牝童序号产污工序设备2称規格型号Kf凤童(m3/h)1擄玻璃反应釜5000L6只（新增3只）5x6=302酰化计量堆500L8只0.1x8=0.83不锈钢列管冷戦君25m26只0.1x6=0.642000L1只0.25擄玻璃蒸馆釜3000L1只0.36需
26、压蒸馆不锈钢螺旋冷凝器12m26只0.1x6=0.67不傍钢计童罐1000L5只02x5=18擔玻矯反应釜3000L6只（新增3只）03x6=1.89題化分展擄玻瑪混合釜3000L1只0.510不锈钢计童孃2000L4只O.2x4=0.811不锈钢烁旋冷凝君12m26只0.1x6=0.613不锈钢列管冷凝吝25m26只0.1x6=0.6147套（葵馆车间）10x7=7015W4往复式真空机组2套77016水环界茨真空机组7套（同时开7台）17合计878#浙江大学硕士学位论文产品和产污惜况233废代排放源匪a乙酰基乍丁内酯主要生产废气排放浓度源强见表210表240乙酰基乍丁内酹生产废气排放源g产
27、污工序风量(mVh)排放連丰(kg/h)排放宋度(mg/n)甲苯0.041266加热酰化乙酸乙背31.60.0621962氢气0.0541709乙酹0.0251.32xl04常压蒸馆甲苯1.90.8634.54x12乙酸乙餡6.5342x106酸化分星乙醇5xl05减压蒸馆乙醇AX1.372.28xl06甲苯U60.457.5xl(Pa乙联基丫丁内Si0.87512500甲苯*yn0.0881257梢馆回収a-乙fit基-y-丁内Si/U0.04571甲苯0.1217142.4车间收集系统分析24.1DDH生产车间(6车何)主要废气：氨气、氨化氢、丙酮等(1)
29、况3）丙爾采用真空抽吸方式从300kg的原料桶中直接送料进入高位槽，高位槽为封闭式，未装冷凝器.建议在储罐区设置丙酮储槽，用泵以计量的方式送入高位槽，高位槽放空管设置冷凝器，尾气再排入废气管道.（3）车间外侧车间外侧主要有3000L冰解釜3只、1000L抽滤槽3只、丙裁回收系统的搪玻片式冷05只、螺旋冷05只、5000L冷却液.贮罐1只、500L冷却液贮罐1只、500L抽滤母液储罐2只、离心机房有3台敞口式离心机、离心母液池1座.1）冰解釜.冰解釜为全封闭式，真空进料，底部出料.挥发的气体经过玻璃冷凝器冷凝后，尾气进入废气总管，每个釜的管径DN50.2）圧滤.由原来的三台抽滤槽换
30、成暗流式的压滤机而来，压滤后采用水洗的出水通过管道送入压滤母液密封储罐，废水通过管道进入污水站处理.建议在储罐放空口上安装玻璃冷礙器，尾气接入废气管道.3）经过企业整改，目前除PCh外，其他液体进料均已经实现直接从储罐用计量泵抽料，大大减少了车间无组织废气排放量.考虑到PCh易燃、具腐蚀性、有毒等物性，出干安全考虑，企业正在计划逐步实现PCb计量泵进料.经过压滤洗涤干净后的产品可挥发部分已经很少，离心时产生的废气很少.（4）降膜吸收区石星降膜式吸收塔2套、卧式真空机组6套、箱式真空机组2套.1）降膜吸收装置为三级串联吸收，车何生产废气均接入，去除HCI并回收盐酸.废气量约750m3
31、/h,废气总管DN125;2）6台5.5KW卧式真空机组，最大同时开启4台计算，共产生废气440m3/h.2台7.5kW箱式真空机组共产生废气200m3/h（5）DDH车间废气总量按表25,DDH车间废气总产生量约为1379.2m3/h,圆整按1400m3/hit.现有废气总管DN300,接入原废气处理系统的戚洗塔处理.14JABJ生产车间（9车间）主要废气为乙酸乙醋、甲苯、乙醇.1）共有生产装置6套，每套均有I台酰化釜、1台酸化釜、2台缓冲接受罐、2台回收甲苯接受維1套精馆釜组成每台反应釜安装有冷凝器尾气接入废气总管，管径DN100.2)2台W4往复式真空泵、7套水环罗茨真
32、空机组均接有冷凝器，按同时开7套计算，最大废气量770m3/h建议厂方对水冲泵循环水槽增加冷却系统，降低水温，削减废气源强.3)ABL车间总废气总量按表25DDH车问废气总产生量约为877.8m3/h,圆整按9OOm3/h计.废气管接入原废气处理系统的废气收集管网.2S慶水处理站废水先理站铁碳池、中和池、调节池加盖后抽风送入2#废气处理系统的废气收集管网.也体尺寸分别为2.5x1.5m,2.5x3.0m,2.5xl.5m.3.0x5.0m按12次/h进行抽风，抽风管大小分别为DN50,DN65、DN100.总废气量约720m3/h2.6储罐区储罐区现有8个储耀，分别为2只2
34、継慶气220m3/h现有污染源强行汇总见表21111浙江大学硕士学位论文产品和产污惜况AMl污染源冬汇总生产线产生量（kg/批）最大排放連率（kg/h）長大发生浓度（mg/n）氣化氢93.648323451DDH丙M1.20.5357氨气8.60.215154甲苯14.91.5611734ABL乙酸乙&11.40.712791乙醇13.43.89543282-8排放标准设计双排放筒高度15m,利用现有排放筒，处理后经排放筒排放的污染物达到大气污染物综合排放标准MGB16297-1996）表2中规定的限值和恶臭污染物排放标准（GB14554-93）中规定的限值.具体见表212
37、管路本工程废气采用管道输送，毎个密闭的单元根据实际情况设置合适数量的吸风支管，与各单元密闭罩以法兰连接，然后汇集到主风管，最后进入主处理设施.支管设置阀门调节风量，确保各部分废气保持压力平衡，以使收集气量相当.参照标准：GB50243-2002通风与空调工程施工质量验收规范GB5464-1999建筑材料与不燃性试验方法JGJ141-2004通风管道技术规程本项目所有废气输送管道均采用聚丙烯材质的圆形风管，紧固件采用聚丙烯材质，法兰垫料采用丁購橡胶.4废气处理工艺设计4.1设计原则及思路本着使厂方投资少，收益佳的基本原则设计此工艺方案.根据厂方提供的废气特点，参考国内外各种文献资料
39、浓度较高、压力较高、相对涅度在50%以上对温度要求较低的VOCs.吸附法主要应用于处理低浓度、气流稳定.成分单一VOCs.冷凝法适用于VOCs浓度大于5%的工况，对沸点6（TC以下的VOCs降解效率在80%90%卩】冷凝法对沸点高的VOCs回收效果较好，对挥发性高、浓度过低的VOCs回收效果却不理想.膜分离法即利用空气和有机蒸汽透过膜的能力不同从而使两者分开的分离方法，是一种较新的方法.此方法对甲乙基酮、乙醇等VOCs的净化去除率可达90%以上【2】氧化法可以分为直接燃烧和催化燃烧等，其降解机理主要是髙温氧化、热分解和热裂解.直接燃烧法是利用高温直接氧化VOCs,在足够高的温度
40、、过量空气和湍流条件下进行完全燃烧，其降解效率可以达到95%-99%M具体比较见表41#浙江大学硕丄学位论文废气处理丄艺设计表常用的有机废气治理工艺比较常用工艺适用范團优点缺点水洗吸收水溶性有机废气如有机咬、胺类、醇矣等投资小运行费用低、操作简单.安全性高不能适用于苯类.由代灶等水溶性较差的有机废气，处理效率低有机溶剂吹收适用于水溶性较差有机废气处理知三苯类.卤代炷等处理效半离于水吹收操作复杂，吸收刑饱和后要进行蒸馆操作，费用较高吸附适用各种有机废气处理效率较高投资大，操作复杂.有安全风险直喊烧适用各种有机废气处理效率高，投资较低不适用于大风走仮浓度有机废气，有安全凤
43、显的去除效果，对于含茉、甲茉、二甲苯等有机废气，微生物经过驯化后也可达到较高的处理效率，而对于一些有生物毒性的有机废气如囱代炷类，生物净化法并不是特别适合.生物净化有机废气技术的基本原理是通过附着于填料或其他支撑我体上的後生物在适宜的环境条件（pH、温度等）下，以有机废气中的有机污染物作为碳源和能源，同时将有机污染物氧化降解为二氧化碳租水的过程.浙江大学硕上学位论文废勺处理工艺设计关于生物净化法处理有机废气的基本过程，国内外学者做了大量的研究工作，但目前为止，还没有形成统一的理论.目前普遍公认影响最大的旻荷兰学者OttengrafSPP的生物膜理论国，其过程是有机废气首先通过气液传
44、质进入液相或者被多孔性材料所吸附，然后再通过扩散和对流传质过程，有机污染物扩散到生物膜中，然后通过微生物的降解作用将有机污染物转化为其微生物本身的生物量，同时将其转化为无污染的二氧化碳和水等1刃对于净化处理低浓度有机废气的装置，根据徵生物的存在方式及营养添加、水分添加的方式一般分为以下三类：1)生物洗涤器(bioscrubber)2)生物滤池(biofilter)3)生物请滤塔(Biotricklingfilter)具体结构形式见图21、图22图图44生物洗涤器沆程田S4-2生物淺池济程图图4>3生第満漫塔三种生物净化工艺方式各有其优势及不足，具体对比见耒2:表443种生
49、理的正常运行.该方法在化工废气预处理中已有较多实际应用的例子，从运行经验来看，效杲较好.对氯化氢含量特别高(盐浓度10000mg/L)的废气，为了有利于后继处理，必须进行降膜吸收预处理.根据工艺分析和废气排放量统计，浓度较高的工艺废气主要2,4,6,8-四氯喘唉并喘陀(DDH)生产车间的含氯废气，主要是氯化氢和氯气；a.乙酰基y丁内酯(ABL)生产车间的甲茉废气.DDH生产过程中排放的废气中氯化氢浓质很大，为减轻废气集中处理负荷，可采用多级降膜吸收预处理，不仅能初步去除大部分氯化氢，而且可以回收部分废酸.DDH车间现有废气预处理装置，石墨降膜式吸收塔2套、卧式真空机组6套、箱式真