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有机硅废气、废液处理新技术

发布时间:2020-03-21 12:33 作者:ag8下载

  学术争鸣 12 2016 年 101 期 有机硅废气、废液处理新技术 范艳霞 唐山三友硅业有限责任公司技术中心,河北 唐山 063305 摘要:有机硅单体生产过程中产生的废气经过焚烧,合格气体放空,副产蒸汽用于生产工序,但因早期设备及工艺问题,焚烧运行周期较短,检修清理工作量大,且在检修时易造成环境污染。废液(渣浆)单独、完全处理较为困难,如付费外委处理,费用较高,也存在运输过程中发生泄漏的安全、环保隐患。本文通过对新技术、新工艺的在焚烧处理中的运用,探索出一种处理废气、废液的最佳方法。 关键词:有机硅;废气;废液;焚烧;环保;效益 中图分类号:TQ334;F416.72 文献标识码:A ...

  学术争鸣 12 2016 年 101 期 有机硅废气、废液处理新技术 范艳霞 唐山三友硅业有限责任公司技术中心,河北 唐山 063305 摘要:有机硅单体生产过程中产生的废气经过焚烧,合格气体放空,副产蒸汽用于生产工序,但因早期设备及工艺问题,焚烧运行周期较短,检修清理工作量大,且在检修时易造成环境污染。废液(渣浆)单独、完全处理较为困难,如付费外委处理,费用较高,也存在运输过程中发生泄漏的安全、环保隐患。本文通过对新技术、新工艺的在焚烧处理中的运用,探索出一种处理废气、废液的最佳方法。 关键词:有机硅;废气;废液;焚烧;环保;效益 中图分类号:TQ334;F416.72 文献标识码:A 文章编号:1671-5659(2016)101-0012-03 引言 有机硅单体的生产主要包括以下三个工序:氯甲烷工序、合成工序、精馏工序。合成工序和精馏工序在生产过程中会产生部分尾气(废气),在检修置换时各工序均有尾气的放空。大部分有机硅生产企业的尾气均采用焚烧方式处理,且都存在着废热锅炉易堵(集灰)、运行周期短、清理困难的问题。 合成工序在生产过程中产生废液(浆渣),废液由高沸物液体及触体(含铜硅粉)组成,处理比较困难。常规处理方法:水解后用硫酸提铜,剩余废料用碱中和后混入煤中燃烧,此处理方法费用较高,且受地域影响大。 1 废气处理 废气的主要组成成份为 N 2 、CH 3 Cl、CH 4 、C 2 H 2 、(CH 3 ) 4 Si、(CH 3 ) 2 SiHCl。 废气进入焚烧炉内,在 1050-1150℃条件下与空气发生燃烧反应,产生 CO 2 、SiO 2 、水蒸气、氯化氢混合气体。 1.1 工艺流程 1.1.1 概述 送至焚烧界区的合成工序尾气和精馏工序尾气经过焚烧炉高温焚烧后,有机物全部分解为 CO 2 、H 2 O 和 HCl,高温烟气通过废热锅炉后,热能被回收,副产的饱和蒸汽并入1.0MPa 蒸汽管网。从废热锅炉出来的烟气依次经过二级旋风除尘、烟气急冷、湿法除尘、HCl 吸收和碱液洗涤,回收烟气中的 SiO 2 和 HCl,最后保证烟气符合 GB16297-1996 标准排放。 1.1.2 工艺流程说明 从主装置产生的单体合成尾气和单体精馏尾气送入焚烧界区时分别设置废气缓冲罐和调节阀,防止厂区废气排放的波动影响焚烧炉进废气的稳定,在废气进缓冲罐前管路上增加切断阀。随后两工序废气分别通过各自管线送入燃烧器进行高温焚烧,采用电点火,通过燃烧辅助燃料,使焚烧炉逐渐升温,当焚烧炉温度大于 1050℃之后才可进废气,焚烧炉内温度控制在 1050-1150℃。当废气稳定燃烧后,逐渐减小辅助燃料。本工艺辅助燃料(柴油)通过柴油增压泵送至燃烧器处,柴油流量、压力通过管线调节阀进行控制。 烟气中主要成分为 H 2 O、CO 2 、HCl 和 SiO 2 ,还有大量的N2 和部分过剩 O 2 ,以及少量的 Cl 2 。 焚烧炉中出来的高温烟气,含有大量热能,首先通过废热锅炉把烟气中的大部分热量回收,从而产生饱和蒸汽并入全厂 1.0MPa 蒸汽管网,经过废热锅炉后,烟气温度也降至320℃左右。烟气由废热锅炉出口排出后进入二级旋风除尘器,使烟气中的部分二氧化硅粉尘被分离出来,落入置换仓内。在置换仓内使用氮气置换 HCl 气体,降低二氧化硅的酸含量。之后排入储灰仓中,定期用工业水或废酸将二氧化硅粉尘冲至废酸搅拌池中待压滤。 烟气由二级旋风除尘器出口经排气管经垂直烟道进入水洗塔。在水洗塔中烟气直接与循环稀盐酸(水洗后变成稀盐,酸循环使用达到浓度 31%后送走)相接触发生传热传质过程,该酸液由塔顶部喷嘴雾化成伞雾状的小液滴,并均匀覆盖进入塔身的气体且与气体同向流动相接触换热和传质。两相在同流换热过程中,一部分液相中的水蒸发转化为气相,并吸收走大部分热量,同时循环酸液与气相接触传热的温升吸取了烟气的大量热量,再加上水冷套传出的热量,从而大幅度地降低烟气的显热,使烟气从 320℃降低至 70℃左右,同时烟气中 SiO 2 尘粒部分溶于稀盐酸溶液形成悬浮液。为了防止压力波动时产生的带有腐蚀性的盐酸雾液向急冷塔进气口的管线反窜回流,而造成腐蚀作用,其气体入口管以及急冷塔塔体采用耐盐酸腐蚀的石墨,为保护石墨在允许工作温度范围运行,在石墨壳体外侧设置水冷夹套,对石墨体进行冷却。烟气与酸液的换热负荷一大部分由冷却水移走。 经过水洗塔后烟气进入碱洗塔,在洗涤液中加入 NaOH水溶液,目的把中和烟气中的残余不多的 HCl,并且吸收烟气中游离态的 Cl 2 和部分 CO 2 ,使烟气排放达到国家标准。 1.1.3 工艺流程图 图 1 原废气焚烧处理工艺流程 1.2 运行过程中存在的问题 (1)废气在焚烧过程中,产生大量的 SiO 2 直接进入废热锅炉,废热锅炉换热管,运行周期短,最长二十天(从国内几家有机硅厂运行得到数据)。有机硅单生产周期运行时间在 35 天以上,因此,不能满足生产需要,且在清理时比较困难。 (2)尾气洗涤过程中因流程短(缺少洗涤工艺设备),使尾气经常带有少量 SiO 2 、HCl 且温度偏高,造成设备腐蚀严重。 1.3 改进后工艺及流图 (1)把原流程中的除尘器置于废热锅炉之前,能解决废热锅炉堵塞问题,目前国产除尘器不耐高温(焚烧最低温度 1050℃),但大多数设计厂家一直沿用此工艺,只在延长使用周期上进行改进,一般效果不理想。现采用国外产维纤微空过滤棒代替传统的布袋除尘,维纤维过滤棒耐温 1300度以上,可满足除尘需要(焚烧炉炉膛温度控制范围在 1050℃-1150℃)。 (2)水洗塔后增加文丘里除尘器及降膜吸收器。 经水洗出来的烟气进入文丘里尘器进行湿法喷淋、除尘。 中文科技期刊数据库(引文版)工程技术 2016 年 101 期 13 文丘里洗涤器是湿式洗涤器中效率最高的一种除尘器。该部分由文氏管和气液分离器组成,烟气进入文丘里后逐渐加速,到喉管时速度达到最高,将该处引入的酸液雾化成细小液滴。由于此处的气体与液滴的相对速度很高,故具有较高的捕集效率。此外,喉管处气体呈高速低压状态,同时又喷入大量液滴,使该处气体达饱和状态。而随着气体进入减扩段,速度降低,压力回升,气体中的饱和蒸汽就会冷凝而凝聚于SiO 2颗粒上,使 SiO 2 颗粒团聚变大。在进入气液分离器后,团聚变大的 SiO 2 颗粒被捕集下来,SiO 2 颗粒和分离出来的液体依靠重力回流到水洗塔底部储酸罐。 除尘后的烟气进入降膜吸收器进一步吸收烟气中 HCl,在降膜吸收器中,烟气与循环吸收稀盐酸液相向而行,此时,烟气中的 HCl 气体溶解于稀酸液中,水蒸汽冷凝为水。由于HCl 气体溶解和水蒸汽凝结都是放热反应,它们放出的热量被降膜吸收器壳程中流动的循环冷却水带走,并最终将烟气降温到 40℃左右。 图 2 改进后废气焚烧处理工艺流程 2 废液处理 有机硅的浆渣大部分都是高沸物(沸点 220℃以上)及少量的氯硅烷单体,还有一些含少量金属铜、硅粉及微量锡、锌,在空气中能自然。 2.1 废液处理原工艺流程说明 一种有机硅单体合成过程中的废渣浆的处理方法:废(浆渣)在氮气作用下,被压入水解池进行水解,水解后进入反应池和硫酸进行反应,生成硫酸铜。少量含有硅氧烷的氯化氢气体从液相中析出;反应物进入还原池用铁屑进行还原,得到产品粗铜。废渣中和压滤后填埋或掺入煤中燃烧,废渣主要成分为硅,废液送去污水处理工序进行处理,此处理方法费用较高,且受地域影响大(现有机硅厂都外委处理)。 图 3 原废液处理工艺流程 2.2 废液处理新技术 以往处理方法不能够彻底解决环保问题,且费用较高,现采用焚烧法处理渣浆,即废液进入焚烧炉(旋转炉),在1050-1150℃条件下与空气发生燃烧反应,产生 CO 2 、SiO 2 、氯化氢气体,并分离出金属等产物。 2.2.1 工艺流程 渣浆罐中加入氮气,氮气将渣浆压入焚烧炉,炉膛温度1050℃-1150℃(柴油助燃),在有氧气条件下进行燃烧,产生的高温废气进入高温除尘器(图 4)。净化后的气体经水洗、碱洗合格放空。渣浆燃烧后剩余的金属从施转炉尾进入收料斗,定期收集。 2.2.2 工艺流程图 图 4 改进后废液焚烧处理工艺流程 3 结论 3.1 不同废气、废液处理工艺技术对比 表 1.不同废气、废液处理工艺技术对比 处 理 方法 物料 原工艺 改后工艺 废气 废热锅炉易堵,运行周期短,尾气带酸腐蚀设备 运行周期长,尾气合格 废液 处理方法简单,后续问题多 无环保问题 3.2 不同废气、废液处理工艺效益对比 3.2.1 经济效益 表 2.不同废气、废液处理工艺经济效益对比 效益 物料 原工艺 改后工艺 废气 运行周期短,检修次数多,相对检修费用高 和 流 化 床 同 期 检修,周期长、清理简单 废液 补贴费用处理昂贵,10 万吨有机硅产渣浆 5 千吨,补贴费用约 500 万元 焚 烧 后 可 产 蒸 汽3t/h,渣浆含铜约1.2%,每年可回收铜 12 吨,产生效益约 200 万元(前期投入较高)。 3.2.2 社会效益 表 3.不同废气、废液处理工艺社会效益对比 效益 物料 原工艺 改后工艺 废气 运行周期短,检修周期长,期间不合格气体放空。 和 流 化 床 同 期 检修,无环保问题 废液 水解处理技术落后,有环保风险 焚烧后合格气体排放,无环保问题 (下转第 18 页) 学术争鸣 18 2016 年 101 期 服务器端,先根据最初接收的数据包确定接收的字节数,然后开辟相同大小的内存,并根据接收指针的递增循环使用接收数据模块。结束传输后,双方调用 closesocket()函数关闭套接字。程序中为连接的套接字建立不同的读、写缓冲。多播通信多播的数据和控制层面分为两种,即“有根”和“无根”。有根数据流中,从数据根发送的数据发往所有的叶节点,而叶节点发出的数据只能到达根节点,不会蔓延到其他节点。而无根方式中,从任何节点发出的数据都会蔓延整个多播组,同时每个节点对于数据的发送也没有任何限制,可以向任何组成员发送数据。多播通信需要依赖一个特殊的地址组,名为“多播地址”,同时,这个组地址也用来对一个指定的组进行命名。假设有 4 个主机都想通过 IP 多播,实现彼此间的通信,它们便可加入同一个组地址。全部加入后,由一个节点发出的任何数据均会被复制一份,发给组内的每个成员,甚至包括始发数据的那个节点。这是无根数据传播的特点。 4 结束语 文章通过对网络处理器中无线网以及局域网进行了详细的设计应用介绍,并描述了其工作原理以及工作方法。语音通讯在局域网上的实现对人们日常的开销其实是一种节省,无线网络的应用更是为人们提供了方便。 参考文献 [1]尹红梅,樊红萍.语音通讯在局域网上的实现[J].中国科技信息,2011(6):204-205,193. [2]胡巧儿,陶志刚.局域网上实现 GMDSS 的语音通讯模拟[J].上海海运学院学报,2014(1):43-46. (上接第 13 页) 4 结术语 有机硅行业在我国起步较晚,技术相对落后,废气、废液产量比例较高,随着技术的进步,大部分废弃物已得到回收利用,环保压力有所减少。但随着我国环保治理力度不断加大,环保新技术的应用已成为各企业所急需。本文谈到的新工艺、新设备、新技术能更好地处理有机硅生产中的废气、废液。有机硅焚烧系统本身是处理有害的有机硅废液、有机硅废气。废气、废液经过焚烧及吸收处理后将其变为无害化物质,排入大气,达到无害化排放。 参考文献 [1]李斌,陆颍舟,严保石,等.甲基氯硅烷生产废液制备氯化氢和有机硅树脂[J].化工环保,2011,31(6):536-539.


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