ABS裝置摻混單元的模頭尾氣治理

徐寧，張琦，陳偉峰，董文慧，劉世哲，張東偉，袁洪波

（天津大沽化工股份有限公司，天津300450）

模頭尾氣先流經(jīng)旋風(fēng)分離器進(jìn)行雜質(zhì)的預(yù)分離，因摻混模頭尾氣中含有焦油等油類成分，并呈可視煙霧狀，設(shè)置高壓靜電除油煙設(shè)備以除去尾氣中的油煙，之后進(jìn)入光催化裝置進(jìn)一步處理尾氣中的有機(jī)物，降低有機(jī)物的濃度，減輕后續(xù)活性炭裝置的負(fù)荷，延長(zhǎng)其使用時(shí)間，最后廢氣進(jìn)入活性炭吸附再生裝置，經(jīng)活性炭吸附后達(dá)標(biāo)排放。

1 項(xiàng)目背景及投資必要性

隨著天津市對(duì)環(huán)保要求的提高，過(guò)去直排至大氣的擠出機(jī)模頭尾氣，現(xiàn)如今不符合我市新的環(huán)保排放要求，因此ABS 摻混單元需要上一套處理模頭尾氣的裝置以達(dá)到我市對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物排放的控制標(biāo)準(zhǔn)。

摻混單元模頭尾氣，風(fēng)量較大，成分主要含有苯乙烯、丙烯腈、甲苯、乙苯、異丙苯、正丙苯、苯甲醛、甲基丙烯酸甲酯等。將摻混單元模頭尾氣經(jīng)過(guò)處理后排至大氣中，排放應(yīng)符合天津市《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/-059-95）、《天津市工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/524-2014）（簡(jiǎn)稱“《地標(biāo)》”）、《合成樹(shù)脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31572-2015）等適用標(biāo)準(zhǔn)中最嚴(yán)格的排放限值的要求執(zhí)行（限值取25m 煙囪對(duì)應(yīng)的限值）。

2 ABS摻混單元尾氣處理裝置介紹

本項(xiàng)目處理的廢氣是摻混單元擠出機(jī)模頭排放尾氣。該項(xiàng)目共計(jì)兩套裝置，分別對(duì)應(yīng)處理?yè)交煲弧⒍诘哪ｎ^尾氣。每套廢氣治理裝置包括旋風(fēng)分離器、高壓靜電除油煙設(shè)備、預(yù)處理器、光催化系統(tǒng)及顆粒碳再生吸附系統(tǒng)，該裝置將對(duì)摻混單元模頭尾氣進(jìn)行綜合治理以保證排放達(dá)標(biāo)。一期處理風(fēng)量約70000m3/h，二期處理風(fēng)量約105000m3/h。工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 尾氣處理工藝流程圖

3 ABS摻混單元尾氣處理裝置工作原理

3.1 旋風(fēng)除塵器原理(見(jiàn)圖2)

含油煙塵氣流由切線進(jìn)口進(jìn)入除塵器，沿外壁由上向下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這股向下旋轉(zhuǎn)的氣流即為外渦旋。外渦旋到達(dá)錐體底部后，轉(zhuǎn)而向上，沿軸心向上旋轉(zhuǎn)，最后經(jīng)排出管排出。這股向上旋轉(zhuǎn)的氣流即為內(nèi)渦旋。向下的外渦旋和向上的內(nèi)渦旋，兩者的旋轉(zhuǎn)方向是相同的。氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，煙塵粒在慣性離心力的推動(dòng)下，要向外壁移動(dòng)。到達(dá)外壁的塵粒在氣流和重力的共同作用下，沿壁面落入灰斗。

圖2 旋風(fēng)分離原理圖

3.2 高壓靜電除油煙原理（見(jiàn)圖3）

高壓靜電油煙凈化設(shè)備是利用陰極在高壓電場(chǎng)中發(fā)射出來(lái)的電子，以及由電子碰撞空氣分子而產(chǎn)生的負(fù)離子來(lái)捕捉油煙粒子，使油煙粒子帶電，再利用電場(chǎng)的作用，使帶電油煙粒子被陽(yáng)極所吸附，以達(dá)到除油煙的目的。

圖3 高壓靜電除油煙原理圖

3.3 光催化原理（見(jiàn)圖4）

光催化是指光催化劑在特定光的照射下，自身不起變化，卻可以利用光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)反應(yīng)所需的能量，產(chǎn)生催化作用，使周圍的的氧氣及水分子激發(fā)成極具氧化能力的自由負(fù)離子，分解空氣中的有機(jī)物成為CO2、H2O 等無(wú)毒無(wú)害物質(zhì)的氣體。

圖4 光催化分解原理圖

3.4 活性炭吸附原理

按照吸附劑和吸附物之間作用力的不同，吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附。其中物理吸附是吸附劑和吸附物之間通過(guò)分子間力(范德華力)而發(fā)生的吸附作用。物理吸附低溫下也能進(jìn)行，不需要較高的活化能。物理吸附的分子不會(huì)離解，最多只能有些變形，而其它性質(zhì)均未改變，吸附速度快。吸附是可逆的，易于解吸，易達(dá)到吸附平衡。影響物理吸附的主要原因是吸附劑的比表面或體積比表面、細(xì)孔分布和溫度等。

活性炭顆粒就是采用物理吸附，是利用固體表面的吸附能力，使廢氣與大表面的多孔性固體物質(zhì)相接觸，廢氣中的污染物被吸附在固體表面上，使其與氣體混合物分離，從而達(dá)到凈化的目的。

4 尾氣治理效果分析

為了檢驗(yàn)尾氣的治理效果，我們聯(lián)系專業(yè)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)分別對(duì)摻混一、二期模頭尾氣治理裝置的進(jìn)、出口尾氣進(jìn)行檢測(cè)，為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的有效 性，每個(gè)取樣口檢測(cè)兩次，檢測(cè)結(jié)果如表1，2。

表1 一期摻混模頭尾氣主要污染物治理后對(duì)比表 單位：mg/m-3

表2 二期摻混模頭尾氣主要污染物治理后對(duì)比表 單位：mg/m-3

從檢測(cè)的VOCs 成分中可知，ABS 摻混單元的模頭尾氣主要成分有；苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、甲苯、乙苯、異丙苯、正丙苯、苯甲醛。

一期模頭尾氣處理前的VOCs 排放總濃度兩次測(cè)量值分別為10.1mg/m3和9.48 mg/m3，二期模頭尾氣處理前的VOCs 排放總濃度兩次測(cè)量值分別為12.9mg/m3，11.2 mg/m3。經(jīng)尾氣處理裝置處理后，一期模頭尾氣的VOCs 排放總濃度兩次測(cè)量值分別為0.159 mg/m3和0.106mg/m3，二期模頭尾氣的VOCs 排放總濃度兩次測(cè)量值分別為0.018 mg/m3和 0.017mg/m3。

根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)按照相關(guān)適用標(biāo)準(zhǔn)中最嚴(yán)格的排放限值的要求執(zhí)行（限值取25m 煙囪對(duì)應(yīng)的限值），截取的排放要求如下：

1）丙烯腈排放標(biāo)準(zhǔn)為：摻混模頭尾氣處理裝置出口AN 排放量小于0.5 mg/m3；（《合成樹(shù)脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31572-2015））

2）摻混模頭尾氣處理裝置苯乙烯排放標(biāo)準(zhǔn)不大于50 mg/m3；（《合成樹(shù)脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31572-2015））

3）摻混模頭尾氣處理裝置乙苯排放標(biāo)準(zhǔn)不大于100 mg/m3；（《合成樹(shù)脂工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB31572-2015））

4）摻混模頭尾氣處理裝置VOC 排放量若采用焚燒處理不大于20×10-4%,若采用非焚燒處理不大于80×10-4%。（《天津市工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（DB12/524-2014））

從檢測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)要求的對(duì)比可知，各項(xiàng)指標(biāo)均符合新規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)指標(biāo)，說(shuō)明尾氣治理裝置治理效果良好。

5 結(jié)論

根據(jù)我公司現(xiàn)場(chǎng)尾氣排放情況，以及近半年來(lái)的尾氣處理裝置的運(yùn)行情況分析，截止目前尾氣治理效果良好。

在工藝生產(chǎn)方面，可保證一期、二期模頭風(fēng)機(jī)出來(lái)的廢氣既能單獨(dú)使用，又能合并使用；在滿足車間操作使用的情況下，治理成本較低，提高了使用效率，能夠較好的達(dá)到預(yù)期的處理效果。

在日常維護(hù)方面，采用自動(dòng)蒸汽清洗和循環(huán)熱水清洗，有效減少人員維護(hù)費(fèi)用。

在控制方面，全部使用西門子PLC 變頻及控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的精度及使用壽命，降低了系統(tǒng)的自然損耗。控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)控制和控制室顯示結(jié)合，可以在控制室觀察設(shè)備運(yùn)行情況。在解析的過(guò)程中設(shè)計(jì)了蒸汽調(diào)節(jié)閥，有效的降低了蒸汽的耗量，同時(shí)有效解決了碳顆粒解析后存水的問(wèn)題，提高了碳顆粒的使用壽命。

在安全性方面，使用了防火閥和事故三通閥，出現(xiàn)事故緊急切換或排放，在溫度控制上使用了多溫度檢測(cè)系統(tǒng)，大大提高了設(shè)備整體的安全性和可靠性。

截止目前，裝置的整體運(yùn)行穩(wěn)定，治理后的尾氣檢測(cè)數(shù)據(jù)均符合當(dāng)前環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中的各項(xiàng)排放控制指標(biāo)。