含醌废气的回用和深度治理应用

余力彦

（绍兴市上虞区环境监测站，浙江 绍兴 312369）

0 前言

某大型上市医药股份公司在维生素E产品中间体的生产过程中干燥工序产生的废气，气味比较敏感，主要污染因子有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、异丙醇和少量含硫类物质等。废气采用旋风、布袋除尘后，由风机引至水喷淋塔、碱喷淋塔先后进行水洗和碱洗处理后高空排放。

现有废气处理工艺流程如下图：

由于治理不彻底，排出的气体仍有微量臭味（主要是酚类、醌类的味道），造成的二次污染影响人们的感官，长期以来成为治理难题，困扰着该公司的发展。为改善环境，提升公司社会责任感，该公司拟对该股废气进行除味深化治理，彻底消除该股废气排放带来的负面影响。

1 工艺思路

有机废气的治理方法较多，根据其可燃性，溶解性等特性，常用的治理方法有：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化氧化法、吸附法、生物法、光催化法等[1]。

1.1 冷凝回收法

冷凝法非常适用于气量小，浓度高的废气，同时可以回收其中有利用价值的成分。反应釜、真空泵、蒸馏设备排出的尾气经冷凝预处理后，后续的末端治理成本可以大幅降低。

1.2 吸收法

吸收法适合于中高浓度的废气，风量适应范围较宽。

1.3 燃烧法

燃烧法有热力燃烧法、催化氧化、蓄热氧化、蓄热催化氧化等多种类型。

①热力燃烧法处理效率高，但能耗高，运行费用过高。

②催化氧化法适用于高温、中高浓度的有机废气治理[2]。但该法若使用贵金属催化剂，费用昂贵；化工行业废气种类多，当含有铅、锡、锌、硅、硫、磷、砷及卤素等物质时，催化剂容易中毒；特别是一般化工行业废气中都含有氯元素，在催化氧化的温度段内，会有剧毒物质二噁英产生。

1.4 吸附法

1.4.1 吸附——催化氧化法

适用治理低浓度、大风量有机废气，没有将废气中有利用价值的部分加以回收，且其投资成本较高，操作不当，容易造成催化剂失活。

1.4.2 吸附——回收法

吸附回收法净化效率较高，虽然一次性投资较高，但是其回收物质的价值高，不但能弥补一次性投资，且能给企业带来巨大的经济和环境效益，是中低风量，浓度高的有机废气理想的治理方法。

1.5 生物法

生物法净化有机废气的机理是通过固定在滤料上的微生物的代谢活动，将废气中的有机成分转化成简单的无机物（CO2、水等）及细胞组成物质，从而达到将气体污染物去除的效果[3]。本法缺点是：设备占地面积大、设备运行维护技术要求高，其中培养的微生物对温度、湿度敏感，一般技术人员不善于管理。

1.6 光催化法

光催化氧化法能够把各种废臭气体如醛类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物及其它VOC类有机物、无机物在光催化氧化 的作用下还原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它无毒无害物质，同时具有除臭、消毒、杀菌的功效。

（5）抽样检测。市场监管者将样品放入特殊容器中送入检测机构对进场的果蔬进行成分分析，并做好样品与商品信息的相互关联。

2 进出口污染物因子、废气量设计

2.1 排气量

根据车间提供资料，现有风机排气能力为12 000～14 000 m3/h。通过对干燥塔无物料情况下实测，废气流量约为8 400 m3/h，温度约70℃，折合常温气流量约为7 400 m3/h，考虑到余量情况，建议设计排气量9 000 m3/h。

2.2 排气浓度

根据相关资料提供，废气的主要污染物有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、异丙醇和少量含硫类物质等。排气浓度总有机物（VOC）在40～400 ppm之间，折算重量比，浓度约为 270～2 700 mg/m3。根据物料衡算，烘干过程三甲基苯醌损耗量约为100 kg/d，计算浓度为 650 mg/m3。

废气中的硫主要是产品生产过程中添加的催化剂中带来的，以二氧化硫的方式存在，折合纯硫量约为0.034 kg/h。按二氧化硫计算浓度约为9 mg/m3。

表1 废气组成及含量

2.3 排气温度

根据车间提供资料，旋风除尘器出口温度为60℃～70℃。

2.4 排水量

根据车间提供资料，进干燥塔物料含水量为13%～20%，按20%计算，排水量为100 kg/h。烘干过程绝对湿度上升 1.2%～1.3%。

3 设计原则

（1）根据废气的特征，结合现有的废气治理设施，在确保废气处理达标的前提下，尽量采用简洁、成熟、可靠的处理工艺，达到功能安全可靠、经济合理、操作方便。

（2）资料结合实地勘察，尽可能真实地反映实际污染状况，为工艺选择提供充分依据。

（3）处理工艺要有针对性。应根据企业的具体情况和发展规划，有针对性地提出综合治理工艺线路，做好恶臭、有毒化学品防治的优先考虑，分析其达标排放的可行性，减轻对大气环境的污染。

（4）末端治理与清洁生产相结合，来提高处理效果，削减运行成本，降低企业负担。

（5）主要机电设备选用优质、低能耗的国产设备，设置必要的自控装置，合理应用自动控制，达到现场无人值守，尽最大可能地减少维修费用。

（6）布局合理、紧凑、美观。

4 治理工艺

4.1 工艺思路

该股尾气污染物成分比较单一、稳定，可以选择将尾气作为干燥系统补风进行回用，达到一定饱和浓度后再作为废气进行处理，同时，厂区有一套适合处理高温、中高浓度有机废气的催化氧化装置，设计处理能力为10000 m3/h，实际处理负荷为4500 m3/h，剩余量完全可以满足对该股排放废气的处理。

4.2 工艺流程简图

图1 废气处理工艺流程图

图2 废气回用工艺流程图

4.3 工艺流程说明

物料进行干燥产生的干燥废气经布袋除尘后，80%的废气（7200 m3/h）通过风机1进行再次除尘，然后进入冷凝系统和气液分离器，废气依次经过循环水、低温水两级冷凝、丝网除沫器，去除其中的水汽，最后采用蒸汽加热后作为物料干燥的干燥塔进气引至干燥塔进口，进行循环套用，20%废气（1800 m3/h）进入碱洗塔喷淋碱洗后，由引风机2引至催化氧化装置进行深度处理[4]。

4.4 催化氧化床工作原理

废气送至催化氧化床进气口，与高温氧化处理后的高温气体进行换热，温度达到250℃～290℃之间，即达到废气所需的“起燃”温度，如温度太低，电加热器自动开启，确保废气的温度达到“起燃”温度，然后被送至催化剂层催化氧化，催化氧化后的废气温度可达420℃～480℃，与进入催化氧化床的废气热交换后，温度降为180℃～230℃排出，进行高空排放。

4.5 工艺设计参数

（1）设计处理气量：9000 m3/h。

（2）尾气温度：70 ℃。

（3）脱水量：100 kg/h。

5 小结

本工艺采用冷凝器将水分冷凝后80%尾气由风机输送，回流为干燥塔进气，20%尾气送催化氧化装置治理。经循环后送催化系统治理的尾气VOC浓度为1350～13500 mg/m3，平均浓度约为3000 mg/m3，二氧化硫浓度约为45 mg/m3，气量1800～2000 m3/h，车间和厂界气味都得到明显控制，基本无异味，每年可减少尾气排放2700万m3，减少VOC排放81 t。废气排放浓度符合《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）中的“新污染源大气污染物排放限值”的二级标准和《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）中的排放要求。同时，该工艺对污染因子的去除率高，运行稳定，操作管理方便，运行费用相对较低。催化燃烧废气集中处理装置废气监测结果如表2、表3所示。

表2 催化燃烧废气集中处理装置废气监测结果

表3 催化燃烧废气集中处理装置出口二噁英监测结果

[1] 郝吉明，马广大.大气污染控制工程[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.

[2] 麦荣坚，李永峰，余林，等.VOCs催化燃烧整体式催化剂的研究进展[J].化工新型材料,2010,38（8）:24-106.

[3] 蒋芝君，王 鹏，翟 杰，等.恶臭的生物治理技术[J].微生物学通报，2003，30（2）：70-74.

[4] 王宝庆，马广大，陈剑宁，等.挥发性有机废气净化技术研究进展[J].环境污染治理技术与设备，2003，4（5）：47-51.