17年專注制冷設(shè)備及制冷方案
Focus on refrigeration equipment and refrigeration scheme in 2016
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隨著中國工業(yè)多年快速發(fā)展，傳統(tǒng)生產(chǎn)方式給中國的環(huán)境帶來越來越大的壓力，空氣質(zhì)量下降、水污染和食品安全問題頻發(fā)，人們的生活受到越來越嚴(yán)重的影響。中國的環(huán)境問題，目前尤為突出的是空氣污染、水污染等問題，亟待解決。在大氣污染方面，工業(yè)廢氣處理與凈化被越來越多的要求。
一、工業(yè)廢氣概念
工業(yè)廢氣指企業(yè)廠區(qū)內(nèi)燃料燃燒和生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)生的各種排入空氣的含有污染物氣體的總稱。工業(yè)廢氣包括有機(jī)廢氣和無機(jī)廢氣。
有機(jī)廢氣主要包括各種烴類、醇類、醛類、酸類、酮類、酯類和胺類等。有機(jī)廢氣包括：甲苯、甲醇、二甲苯、甲硫醇、甲硫醚、甲基異丁基酮、甲基丙烯酸甲酯、三甲胺、甲乙酯、乙醛、乙烯酯、二乙酯、碳酸亞乙烯酯、丙酮、己烷、苯、苯胺、硫醇、硫醚等非甲烷總烴等有機(jī)溶劑揮發(fā)氣體和有機(jī)廢氣、DMF，漆霧及原藥本身的異味等。
無機(jī)廢氣主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、鹵素及其化合物、煙塵粉塵等。無機(jī)廢氣包括：一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、二氧化碳、二甲二硫、二硫化碳、三氧化硫、硫化氫、硫化物、氟化物、氨氣、氯、氯化氫、硫酸（霧）鉛汞、鈹化物、煙塵及生產(chǎn)性粉塵等。
二、工業(yè)廢氣的來源
工業(yè)廢氣的來源非常廣泛，化工廠，電子廠，印刷廠，噴漆車間，涂裝廠，食品廠，橡膠廠，塑料廠，鍍鋅車間，涂料廠，石化行業(yè)等均是工業(yè)廢氣的產(chǎn)生來源。下表列出一部分工業(yè)廢氣的來源。
三、工業(yè)廢氣的危害
工業(yè)廢氣及煙塵、生產(chǎn)性粉塵排入大氣，會(huì)污染空氣。這些物質(zhì)通過不同的途徑呼吸道進(jìn)入人的體內(nèi)，有的直接產(chǎn)生危害，有的還有蓄積作用，會(huì)更加嚴(yán)重的危害人的健康。危害如下：
（1）對(duì)人體健康的危害：世界衛(wèi)生組織稱，2012年空氣污染造成約700萬人死亡（部分人死亡原因與室內(nèi)/外空氣污染均有關(guān)），也就是全球每八位死者中就有一位。大氣污染物對(duì)人體的危害是多方面的，主要表現(xiàn)是呼吸道疾病與生理機(jī)能障礙，以及眼鼻等粘膜組織受到刺激而患病。
（2）對(duì)植物的危害：大氣污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等對(duì)植物的危害是十分嚴(yán)重的。當(dāng)污染物濃度很高時(shí)，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生急性危害，使植物葉表面產(chǎn)生傷斑，或者直接使葉枯萎脫落；當(dāng)污染物濃度不高時(shí)，會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生慢性危害，使植物葉片褪綠，或者表面上看不見什么危害癥狀，但植物的生理機(jī)能已受到了影響，造成植物產(chǎn)量下降，品質(zhì)變壞。
（3）對(duì)天氣和氣候的影響：大氣污染物對(duì)天氣和氣候的影響是十分顯著的。比如，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，由于有機(jī)溶劑具有易揮發(fā)的特性，在生產(chǎn)過程中不可避免的排放出含有大量有機(jī)溶劑成分的尾氣，既造成了有機(jī)溶劑的損耗和浪費(fèi)，又污染了環(huán)境，這不僅加大了企業(yè)的運(yùn)營成本，而且隨著國家對(duì)環(huán)保政策的執(zhí)行力度越來越強(qiáng)，企業(yè)將面臨越來越大的環(huán)保壓力。
四、工業(yè)廢氣處理
廢氣處理又稱廢氣凈化（Flue gas purification）。廢氣處理指的是針對(duì)工業(yè)場所、工廠車間產(chǎn)生的廢氣在對(duì)外排放前進(jìn)行預(yù)處理，以達(dá)到國家廢氣對(duì)外排放的標(biāo)準(zhǔn)的工作。一般廢氣處理包括了有機(jī)廢氣處理、粉塵廢氣處理、酸堿廢氣處理、異味廢氣處理和空氣殺菌消毒凈化等方面。
廢氣處理的決定因素：
1、能有效去除工廠車間產(chǎn)生的苯、甲苯、二甲苯，醋酸乙酯，丙酮，丁酮，乙醇，丙烯酸，甲醛等有機(jī)廢氣，硫化氫，二氧化硫，氨等酸堿廢氣處理。
2、要準(zhǔn)確解讀行業(yè)主管部門指定的排放標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過處理的廢氣，必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。
3、根據(jù)廢氣不同成分同的不同處理原理，選擇適合的處理方式。現(xiàn)在比較多的廢氣處理方式有活性炭吸附法、高溫催化燃燒、冷凝法、濕式回收法、生物法等等。
4、比較各種廢氣處理的方法方案，根據(jù)廢氣處理的經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性及綜合社會(huì)效益，選擇適合自己的處理方案。
幾種工業(yè)廢氣處理的處理方法：
1、溶劑吸收法
以液體溶劑作為吸收劑，使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化的目的，其吸收過程是根據(jù)有機(jī)物相似相溶原理，常采用沸點(diǎn)較高、蒸氣壓較低的柴油、煤油作為溶劑，使 VOC 從氣相轉(zhuǎn)移到液相中，然后對(duì)吸收液進(jìn)行解吸處理，回收其中的VOC，同時(shí)使溶劑得以再生。該法不僅能消除氣態(tài)污染物，還能回收一些有用的物質(zhì)，去除率可達(dá)到 95%～98%。該法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)處理大風(fēng)量、常溫、低濃度有機(jī)廢氣比較有效且費(fèi)用低， 而且能將污染物轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品。但溶劑吸收法仍有不足之處，由于吸收劑后處理投資大，對(duì)有機(jī)成分選擇性大，易出現(xiàn)二次污染。因而在處理VOC時(shí)需要選擇多種不同溶劑分別進(jìn)行吸收，較大增加了成本與技術(shù)復(fù)雜性。另外，有機(jī)物在吸收劑中的溶解度、有機(jī)廢氣的濃度、吸收器的結(jié)構(gòu)形式，如填料塔、噴淋塔，液氣比、溫度等操作參數(shù)等均為吸收法的影響因素，任何一項(xiàng)發(fā)生改變將或多或少影響到吸收法效用。
2、熱破壞法
熱破壞法分為直接燃燒法、催化燃燒法和濃縮燃燒法。其破壞機(jī)理是氧化、熱裂解和熱分解，從而達(dá)到治理VOCs的目的。熱破壞法適合小風(fēng)量，高濃度的氣體處理，對(duì)于連續(xù)排放氣體的場合,使用設(shè)備簡單，投資少，操作方便，占地面積少，另外可以回收利用熱能，氣體凈化徹底。由于熱破壞法是催化燃燒，所以要求的起燃溫度低，輔助燃料消耗少，而且大量地減少了氮化物的產(chǎn)生，適用于較多場合。但熱破壞法有燃燒爆炸危險(xiǎn)，熱力燃燒需消耗燃料，不能回收溶劑。而熱催化氧化法中不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴，也不允許有使催化劑中毒的物質(zhì)，以防催化劑中毒，因此采用催化燃燒技術(shù)處理有機(jī)廢氣必須對(duì)廢氣作前處理。
3、有機(jī)廢氣生物處理法
生物處理技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)廢氣的凈化處理是近幾年才開始的，是一項(xiàng)新興的技術(shù)。常見的生物處理工藝包括生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法、膜生物反應(yīng)器和轉(zhuǎn)盤式生物過濾反應(yīng)器法。 該法具有設(shè)備簡單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)成分復(fù)雜的廢氣或難以降解的VOC，去除效果較差,體積大和停留時(shí)間長，選用不同的填料其降解有機(jī)廢氣的效果參差不同。
在有機(jī)廢氣治理技術(shù)中，大約10％的工業(yè)減排單位都通過吸附法處理VOC，由于立法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物釋放的嚴(yán)格控制，這一比例會(huì)不管增加。熱破壞法催化劑成本高，且有使用壽命限制，復(fù)雜廢氣需預(yù)處理，尾氣仍有少量二次污染，設(shè)備造價(jià)較高，占地面積大。生物處理技術(shù)較多處于研究階段，處理設(shè)備費(fèi)用高，預(yù)處理成本高，不適用于高濃度高流量的尾氣氣體處理。因此，吸附法以其處理能力強(qiáng)、吸附效率高的優(yōu)點(diǎn)成為主流的VOC處理方法之一。而提高吸附法能力最為關(guān)鍵的一點(diǎn)是找到高效率的吸附劑。
4、冷凝凈化處理法
目前，許多企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到并開始重視對(duì)有機(jī)溶劑尾氣的冷凝回收，及對(duì)無機(jī)氣體的冷凝回收處理方法。冷凝分凝凈化處理法，是利用尾氣各組分的液化溫度不同，才能降溫冷凝的物理方法，將不同組分的氣體進(jìn)行液化分離，最終達(dá)到凈化的目的。
冷凝分凝凈化有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、凈化過程使用物理方法，不生成新物質(zhì)，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，不需要二次處理；
2、冷凝液化回收的物質(zhì)，可重新利用，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益；
3、冷凝分凝設(shè)備只需要提供電源，消耗電能即可生產(chǎn)。相比其它處理方法，耗電費(fèi)用不高，經(jīng)濟(jì)效益好；
4、經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的冷凝分凝系統(tǒng)，可連續(xù)生產(chǎn)，可適應(yīng)不同排出量的尾氣處理，產(chǎn)能適應(yīng)性強(qiáng)；
5、冷熱綜合利用的冷凝分凝機(jī)組，能效得到最大利用，經(jīng)濟(jì)效益大幅提升，系統(tǒng)成本大幅降低；
6、多組分的尾氣凈化，可實(shí)現(xiàn)多級(jí)冷凝分凝，是其它凈化方法無可比擬的。
冷凝分凝尾氣凈化有其缺點(diǎn)：
1、隨著凈化氣體的凝結(jié)點(diǎn)下降，在超低溫情況下，機(jī)組能效低，耗能偏大；
2、需要凈化的各組分氣體的凝結(jié)溫度有一定的溫差梯度，以不少于5℃為宜；
3、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，對(duì)尾氣中的水分含量比較敏感。水分含量高、溫度低于零度的氣體組分冷凝分凝機(jī)組一次性投資較高。
下面，我們?yōu)槟憬榻BVOC氣體的冷凝回收方法。
尾氣冷凝凈化亦稱部份冷凝法，它是根據(jù)混合氣體中各組分液化溫度的不同，當(dāng)混合氣體冷卻到某一溫度后，高沸點(diǎn)組分凝結(jié)成液體，而低沸點(diǎn)組分仍然為氣體，這時(shí)將氣體和液體分離也就將混合氣中組分分離，把對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重的成份冷凝為液態(tài)回收利用，經(jīng)過冷凝凈化處理后的氣體再排放到環(huán)境。這樣既減少了廢氣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)也可以充分利用原料，真可謂是一舉兩得。
污染環(huán)境的尾氣的成份一般都比較復(fù)雜，要實(shí)現(xiàn)它們的分離往往需要在若干個(gè)分離級(jí)中分階段進(jìn)行。多組份氣體混合物當(dāng)被冷卻到某一溫度水平時(shí)，進(jìn)入一級(jí)分離器，將已冷凝組份分離出去，然后再進(jìn)入下一級(jí)冷凝器，繼續(xù)降溫并分凝。一個(gè)冷凝器和一個(gè)分離器組成一個(gè)冷凝級(jí)。從工藝的角度來考慮，冷凝級(jí)數(shù)主要是根據(jù)需回收組分的要求來確定的，但同時(shí)要保證在在分凝器中不會(huì)出現(xiàn)高沸點(diǎn)組分被凍結(jié)的現(xiàn)象?；旌蠚怏w中，每個(gè)組份的理化性質(zhì)都可能不一樣（例如：溫度、濕度、濃度、密度、比熱、潛熱、沸點(diǎn)、露點(diǎn)、壓力、風(fēng)量）等相關(guān)參數(shù)，所以需要考慮每個(gè)組份的性質(zhì)，根據(jù)其相關(guān)性質(zhì)參數(shù)做出合理的設(shè)計(jì)方案。
以采用分凝法分離合成氨尾氣為例，各組分的分凝如下圖所示，當(dāng)壓力為3000Kpa左右，要求回收純度較高的甲烷，富氬餾份及純氫時(shí)，可分三級(jí)進(jìn)行：第一級(jí)冷凝溫度控制在150K左右，分離后得到純度較高的甲烷凝液；第二級(jí)終了溫度控制在120K左右，分離后得到富氬凝份，第三級(jí)終了溫度控制在63K左右，可獲得較高純度的氫氣。
冷凝分凝機(jī)組簡介
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