過氧化氫裝置中尾氣吸附處理機組的應用分析

于俊濤

（安徽晉煤中能化工股份有限公司，安徽臨泉 236400）

在蒽醌法過氧化氫裝置生產中，氧化反應過程產生的有機廢氣中含有大量重芳烴，若不能有效去除，直接排放大氣，不僅會造成過氧化氫生產消耗的大幅增加，而且還會污染環境，因此必須回收尾氣中的芳烴。尾氣吸附處理機組廣泛用于過氧化氫裝置氧化有機廢氣治理中，且取得了成熟的應用和推廣，但在實際應用中，仍然存在工藝設計不合理帶來的問題，并且隨著國家、行業及地方排放標準的日趨嚴格，也需要做相應的優化改進，才能滿足越來越嚴格的排放標準。

1 工作原理

該裝置整體結構是3箱8芯的結構，其工作原理是：利用微孔活性物質對有機分子或分子團的吸附力，將有機分子或分子團“阻留”的過程。當工業廢氣通過吸附介質時，其中的有機物質被“阻留”下來，從而使有機廢氣得到凈化處理。又根據分子熱運動理論，從外界加給吸附體系熱能，提高了被吸附分子或分子團的運動能量，當分子熱運動力足以克服吸附力時，有機物質分子便從吸附體系中“脫附”出來，吸附介質得到再生。該裝置就是采用具有高吸附能力的活性炭纖維做吸附材料，對重芳烴進行優先吸附濃縮，然后將吸附在活性炭纖維上的重芳烴脫附下來而回收的過程。

2 工藝流程簡述

含重芳烴尾氣（氧化尾氣）在進入尾氣處理機組之前先通過冷卻降溫進行初步分離，再經過緩沖罐、阻火器，在擋板閥的作用下進入吸附箱，重芳烴被活性炭纖維吸附，經過吸附的尾氣直接排放。同時一個吸附箱用低壓水蒸氣解吸，另一個吸附箱用風機抽取空氣并經過濾后進行干燥降溫。解吸后的混合氣體冷凝后，混合液進入分層槽，經分層后，上層為溶劑相回收至貯槽，下層為水相，排入（污水地槽）化學污水系統。如圖1所示。

圖1 流程示意圖

每個吸附箱有三種工作狀態，分別為吸附、解吸、干燥降溫。在PLC 控制下，依次進入三種工作狀態，從而實現裝置的連續穩定運行。在一個完整周期內各個吸附箱的狀態如表1所示：在一個周期內每個吸附箱吸附、解吸、干燥各10min?？筛鶕嶋H情況隨時調整操作時間。

表1 吸附箱示意圖

3 出現的故障現象、原因分析及措施

3.1 故障現象及原因分析

（1）8月份，過氧化氫氧化尾氣吸附處理機組已連續運行兩年，12月份發現回收的芳烴量銳減，同時干燥時帶出的芳烴味較重。ABC 三箱在脫附階段時，溫度測溫點測的溫度上升較慢，待脫附即將結束時，溫度才會有所上升。在脫附結束后，吸附箱中下部用手觸摸還是涼的。說明蒸汽未到底，蒸汽下不來，回收的芳烴量跟不上。在回收下來的少量芳烴中，明顯有黑色物質（初步判斷為活性碳纖維）。綜合兩種現象，可以判斷：活性碳纖維極有可能堆在一起并有破損的情況，造成蒸汽下不來，同時也是回收量銳減的主要原因。

（2）目前尾氣處理機組PLC 操作系統顯示：C 箱出現的問題，同一閥門在應該打開時，操作系統報警該閥門打開，同時又對該閥門報警狀態為關閉，C 尾氣閥、上擋板閥、干燥閥在吸附、脫附、干燥三種不同狀態下同為如此。經儀表檢測技術人員初步判斷：此現象的出現PLC 正常情況下會聯鎖停車，但是實際情況中沒有聯鎖停車，初步判斷為PLC 控制系統故障。

3.2 解決措施

（1）針對故障現象1，考慮到活性碳纖維的使用期限一般為一年半更換一次，目前，尾氣處理機組已連續運行兩年半，采取全部更換活性碳纖維（約960kg）。各閥門的密封圈及儀表氣缸控制部件全部檢查，更換儀表氣管。

（2） PLC 操作控制系統拆開詳查，更換有故障點的電磁閥，程序檢查補全（由廠家專業人士解決）。

4 機組維護重點及部分改造措施

4.1 保證儀表氣壓力，確保氣缸能正常工作

（1）儀表氣管不能漏氣：設備運行一年左右，儀表氣管基本上都會出現老化現象，在巡檢及維護過程中，尤其要注意檢查儀表氣管是否老化、破損，必要時要進行更換；

（2）氣缸的修復：氣缸在使用一段時間后，氣缸內的孔用密封圈和軸用密封圈（橡膠材質），會出現老化現象，在往復運行過程中不能很好的密封，從而造成儀表氣壓力下降。一般情況下，通過定期更換氣缸內的密封組件來保證氣缸的正常運行。

（3）提高儀表氣質量：在儀表氣進入氣缸前，利用油噴霧器將潤滑油霧化，隨氣體一塊進入氣缸內，這樣氣缸內基本上形成有油潤滑，延長密封組件的使用壽命。

4.2 保證蒸汽壓力

尾氣吸附處理機組回收芳烴效果如何，很大程度上取決于脫附效果，因此保證蒸汽壓力在0.3～0.4MPa，可以有效保證脫附的效果。本裝置采用的蒸汽是系統上0.6MPa 蒸汽管網蒸汽，在進入尾氣處理機組之前增設一減壓閥來保證入箱蒸汽壓力。

4.3 增設反虹吸管，提高分層槽回收芳烴分層效果

尾氣吸附處理機組回收的芳烴經冷凝器降溫冷卻后，經分層槽分層，本裝置分層后的水相是直接排入污水回收閉路循環地溝內的。正常工作過程中，水相是連續的，因位差的存在，不可避免地出現虹吸現象，虹吸現象的存在造成分層槽內芳烴與蒸汽冷凝水分層效果差，芳烴被帶出，造成芳烴不能有效回收。通過在連續排水的水管上增加一反虹吸管，徹底解決虹吸現象。

4.4 合理調設各工序的時間參數

根據回收芳烴量的大小、活性碳纖維使用時間的長短以及生產工況的變化，可以通過合理調設時間參數，盡可能使機組處于良性工作狀態中，保證正常的回收率。一般情況下：

（1）活性碳纖維在使用初期：可以延長吸附工序的時間，適當減少脫附和干燥降溫工序的時間，利用吸附芯初期吸附能力強的特點，可以多回收芳烴。

（2）當活性碳纖維使用到后期時，可以減少吸附工序時間，適當增加脫附時間，盡可能將活性碳纖維表面吸附的分子團吹掃干凈，保證活性碳纖維的吸附能力。

（3）蒸汽管網壓力過低：當蒸汽管網壓力過低時，減壓閥已不起作用，要重新調整減壓閥的開啟度，同時要適當延長脫附時間，縮短吸附和干燥降溫時間，有利于活性碳纖維表面吸附的分子團吹掃干凈，保證碳纖維的吸附能力。

4.5 冷凝器內的不凝氣體回收再利用

回收的芳烴先通過氣體冷凝器進行換熱，冷凝下來的液體再進入分層槽進行分離。在冷凝器換熱過程中，冷凝器中存在一定量的不凝氣體，該氣體中含有的芳烴量不少，同時該部分氣體的存在，還會造成氣阻，回收的芳烴回收不了。通過在冷凝器的頂部加裝一放空管，同時將該放空管引到吸附箱進口，這樣不僅解決了氣阻現象，而且可以將這部分含有芳烴的氣體重新回收。

另外，定期清洗更換尾氣三通擋板閥后的粗濾濾芯以及干燥風機進口濾網，對保證機組的正常運行也非常重要。

5 結束語

通過技術優化改造，設備維護重點的監控，有效保證尾氣吸附機組長周期穩定、高效運行。一方面進行經濟有效的溶劑回收和循環利用，降低生產成本，產生經濟效益，另一方面又可減少環境污染，對于推動循環經濟的發展和建立可持續發展的社會具有重大意義，也是企業清潔生產的重要環節。