某化工企業生產車間揮發性有機物吸附回收技術方案

文_史正奇 張新民

1 壽光衛東化工有限公司 2 蘇州藍貝環保有限公司

揮發性有機化合物(VOCs)治理主要有兩類基本技術：一類是回收技術，對排放的VOCs 進行吸收、過濾或冷凝等，然后進行分離、提純、循環利用等處理；第二類是銷毀技術，通過氧化等化學反應，把排放的VOCs 進行分解轉化為其他無毒無害的物質。吸附回收法和燃燒法是目前的主流方法，更高效成熟及可靠。吸附回收法主要用來吸附回收單一排放且排放量較高的VOCs，而RTO 焚燒爐主要用來治理多組份、回收價值不高、大風量、低濃度的VOCs。面對各種VOCs 治理技術，排污企業應依據排放廢氣的濃度、組分、風量，溫度、 濕度、壓力，以及生產工況等，合理選擇治理技術。

某化工企業新建鄰苯基苯酚（OPP）及磷酸酯阻燃劑（DOPO）車間，在生產過程中使用環己酮、石油醚（90 ～120）及甲苯作為有機溶劑，其排放量較多， 一定程度上污染了環境。因此，對OPP 及DOPO 車間產生的三股工藝尾氣（甲苯、 環己酮及石油醚)進行吸附回收降濃治理， 以實現低能耗運行、節約物料，且排氣濃度達到廠區綜合治理設備（沸石轉輪濃縮+催化氧化）的進氣要求。

1 廢氣排放參數

考慮到甲苯屬于特征污染物，為了降低后端綜合治理設備的壓力，決定將無組織的甲苯尾氣和有組織的甲苯尾氣并到一起進行收集后吸附治理，兩個車間的三種工藝尾氣統計后的排放參數詳見表1。

表 1 三種工藝尾氣排放參數統計

2 尾氣治理規劃

本新建項目中有組織的工尾氣有四股，分別是OPP 車間的環己酮工藝尾氣、OPP 車間的石油醚工藝尾氣、DOPO 車間的甲苯工藝尾氣以及BDP車間的甲苯及甲基環己烷工藝尾氣。 這四股有組織的工藝尾氣都具有排放氣量不大、排放 濃度高的特點，確定對這四股有組織的工藝尾氣采用吸附回收降濃治理，未回收的低濃度部分和其他無組織廢氣一起進入綜合達標治理設備進行無害化治理。

經過吸附回收的有組織工藝尾氣排氣濃度已較低，和無組織工藝尾氣合并后變成了大風量低濃度的工藝尾氣，此類工藝尾氣的治理適合采取沸石轉輪吸附濃縮結合催化氧化的治理工藝，詳見表2。

表2 工藝尾氣治理設計規劃

3 廢氣排放要求及回收目標

根據廢氣的特性、工藝尾氣的排放特點及后端綜合治理設備的要求，排氣要求和吸附效率見表3。

表3 三種工藝尾氣排放要求

4 工藝設計

4.1 工藝選擇

揮發性有機物（VOCs）的處理方法繁多， 特點各異， 常用的有燃燒法冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法等， 各種處理方法的適用范圍和特點如圖1 所示。

圖1 VOCs 處理方法使用范圍及特點

結合本項目情況，推薦采用“冷凝+吸附”法來治理兩個車間產生的揮發性有機物，初段冷凝結合高效吸附劑的吸附凈化，可以完全實現OPP 及DOPO 車間揮發性有機物的達高效回收及有機溶劑循環利用。對于環己酮、石油醚及甲苯的吸附治理，推薦采用高性能吸附材料-非極性微孔樹脂SMD-650 作為主要吸附材料。

4.2 運行工藝流程

①預處理：DOPO 車間排放的甲苯經過堿洗塔（二級噴淋+一級除霧） 和水洗塔（二級噴淋+二級除霧）進行預處理，主要是去除尾氣中的酸性氣體或粉塵。

②冷凝除霧：經過預處理的DOPO 車間基本尾氣進入可拆卸式板式換熱器， 冷媒采用-5 ～5℃淺冷水，通過初段冷凝來冷卻一部分甲苯，冷凝后的甲苯進入除霧器。

③吸附凈化：經過冷凝除霧后的甲苯工藝尾氣進入SMD-650 非極性介孔樹脂吸附裝置， 采用二級吸附模式，即兩個吸附罐同時吸附， 另外一個吸附罐處于脫附和冷卻中的備用階段。

④ 脫附回收：吸附到一定程度后的SMD 非極性介孔樹脂，采用蒸汽（100℃，穩壓控制）進行脫附， 脫附出的甲苯和水蒸氣首先進入冷凝器進行冷凝。 冷凝液化的有機物和水一起進入回收槽，混合液經過重力分層后回收有機物甲苯。

⑤降溫：脫附完的SMD 高吸附罐需引入空氣對其以及其所載的SMD 高分子吸附材料進行冷卻。

⑥回收：采用SMD 非極性介孔樹脂作為吸附材料的吸附裝置-LBR-3500B 對甲苯的吸附回收效率設定為大于99%。

4.3 工藝設計參數

工藝運行及所需設備關鍵設計參數見表4。

表4 設備關鍵設計參數

①廢氣成分及處理要求： 排放質量濃度波動較大，需充分考慮飽和吸附量和吸 附切換時間，且進氣中如含有氯化氫氣體，雙方需嚴格監管氯化氫的去除率，禁止氯化氫氣體進入設備。

②處理氣量確定：根據廢氣性質、廢氣流量及濃度，考慮處理系統留有一定的操作余量， 確定吸附裝置LBR-1600T、LBR-1600M 的廢氣處理能力Q=1600m3/h； 吸附裝置 LBR-1500B 的廢氣處理能力Q=3500m3/h。

③系統阻力：系統阻力包括管路系統和吸附器本身的阻力， 根據計算和實際經驗， 確定整個系統的阻力為3500Pa以內。

④空塔氣速：根據類似工程經驗以及借鑒《吸附法工業有機廢 氣治理工程技術規范》中其他吸附裝置的要求，本設計確定空塔氣速為＜0.15m/s。

⑤吸附進氣溫度：＜30℃。

⑥脫附溫度： 100 ～110℃。

5 經濟效益分析

根據工程經驗和經濟分析計算，每年收益為162 萬元，3a可收回投資并產生利潤， 且為后端綜合達標治理設備治理減輕了負擔， 實現環保和經濟效益。效益統一。