大孔樹脂在有機(jī)胺有組織廢氣治理應(yīng)用的研究

強(qiáng)林萍　曹偉富

摘要：本文介紹了一種針對有機(jī)胺含氫廢氣的新型組合廢氣治理方法，敘述了大孔樹脂在有機(jī)胺尾氣治理中的應(yīng)用研究，通過吸附后廢氣進(jìn)入流化床鍋爐的摻燒，以丁胺生產(chǎn)廢氣為例通過實(shí)驗數(shù)據(jù)分析了該組合治理工藝的效果，為含氫工業(yè)廢氣治理提供了一種高效的治理路線，具有很好的參考價值和推廣意義。

關(guān)鍵詞：含氫廢氣;大孔樹脂;流化床鍋爐;摻燒

中圖分類號：X783 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）06-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.025

Study on the application of macroporous resin in organic amine organized waste gas treatment

Qiang Linping，Cao Weifu

（Zhejiang Jianye Chemical Co.，Ltd.，Hangzhou Zhejiang 311604，China）

Abstract：This article introduces a new combined exhaust gas treatment method for organic amine hydrogen-containing exhaust gas.It describes the application research of macroporous resin in the treatment of organic amine exhaust gas.As an example，the effect of the combined treatment process is analyzed through experimental data for amine production waste gas，which provides an efficient treatment route for the treatment of hydrogen-containing industrial waste gas，which has good reference value and promotion significance.

Key words：Hydrogen-containing exhaust gas;Macroporous resin;Fluidized bed boiler;Blend

有機(jī)胺生產(chǎn)過程中會有部分含氫廢氣間歇式排放，以丁胺為例，丁胺生產(chǎn)過程中會有少量含有氫氣、甲烷、丁烷、丁醇、一正丁胺、二正丁胺、三正丁胺等廢氣對外間歇式排放，對環(huán)境造成很大影響。我國目前均采用傳統(tǒng)的吸收法治理，將能溶于水的廢氣經(jīng)過水吸收，不能溶于水的廢氣再經(jīng)過酸吸收后直接排放，而丁胺生產(chǎn)過程中的廢氣組分有多項難溶或不溶于水，也不易與酸進(jìn)行反應(yīng)，在國家沒有限定非甲烷總烴和惡臭排放量之前吸收法是不錯的選擇，但隨著環(huán)保形勢的日趨嚴(yán)峻，地方標(biāo)準(zhǔn)《重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放標(biāo)準(zhǔn)》 DB3301/T0277-2018的出臺，傳統(tǒng)的治理工藝已經(jīng)不能滿足達(dá)標(biāo)排放的要求，迫使尋求新的治理工藝路線。

結(jié)合市場上成熟的廢氣治理工藝，主要有活性炭吸附法、焚燒法、光催化氧化法等，其中活性炭吸附法雖然去除效率高，但會產(chǎn)生二次污染;其他方法如光催化氧化法，去除效率一般只有40%左右;焚燒法是目前公認(rèn)的去除率最高的治理方法，但丁胺廢氣中含有氫氣，氫氣的爆炸下限為4～74%，直接焚燒存在很大的安全隱患。近年來，國內(nèi)新型環(huán)保大孔樹脂的研發(fā)，其超強(qiáng)的吸附性及其在工業(yè)上的推廣應(yīng)用，能夠很好地滿足分離含氫廢氣中的氫氣與其他組分，解決了含氫廢氣深度治理的安全隱患，帶動了工業(yè)廢氣的提升治理。

1 實(shí)驗部分

1.1 采用設(shè)備

大孔樹脂雙柱二級吸附實(shí)驗設(shè)備，每級裝填樹脂填料40L，共80L，型號：X105氣體吸附樹脂。實(shí)驗設(shè)備系統(tǒng)主要由緩沖罐、風(fēng)機(jī)、吸附器、冷凝器、流化床鍋爐等組成。

1.2 原理

大孔吸附樹脂是一類含離子交換集團(tuán)的交聯(lián)聚合物，它的理化性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于酸、堿及有機(jī)溶劑，不受無機(jī)鹽類及強(qiáng)離子低分子化合物的影響。樹脂吸附作用是依靠它和被吸附的分子（吸附質(zhì)）之間的范德華引力，通過它巨大的比表面進(jìn)行物理吸附而工作，利用吸附劑對液體或氣體某一組分選擇性吸附的能力，使有機(jī)化合物根據(jù)有吸附力及其分子量大小可以經(jīng)一定溶劑洗脫分開而達(dá)到分離、純化、除雜、濃縮等不同目的。

1.3 流程

丁胺裝置廢氣經(jīng)過“兩級水吸收+一級酸吸”收后進(jìn)入該樹脂吸附中試裝置，中試裝置流程簡圖如下：尾氣首先通過緩沖罐，然后通過引風(fēng)機(jī)后依次進(jìn)入兩級串聯(lián)的吸附器，通過吸附器的VOCs氣體中的有機(jī)物被樹脂吸附攔截，其余不被吸附的氣體直接通過吸附器后外排，完成整個吸附過程，待吸附器飽和后需進(jìn)行脫附，脫附時向吸附器通入低壓蒸汽，低壓蒸汽將有機(jī)物以蒸汽形式帶出后通過冷凝器冷凝排至廢水池。脫附廢氣送至流化床鍋爐摻燒。工藝流程如圖1所示。

2 試驗結(jié)果與討論

（1）從檢測結(jié)果看出，治理設(shè)施出口的氫氣含量明顯高于進(jìn)口的含量，多組數(shù)據(jù)驗證了本大孔樹脂對氫氣幾乎沒有吸附作用，也就是說，本裝置可以進(jìn)行含氫混合廢氣的分離。

（2）檢測結(jié)果顯示，廢氣中的揮發(fā)性有機(jī)物VOCs濃度出口均小于25.6mg/m?。該吸附裝置對VOCs揮發(fā)性氣體的吸附效果較好，通過實(shí)驗監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出去除率大部分在90%以上。

（3）值得注意的是，該大孔樹脂對溫度的控制有所要求，在耐溫試驗中，第一周期四個樣檢測非甲烷總烴去除率在80%以上，之后反而下降，分析原因，裝置工況沒有發(fā)生任何變化，吸附裝置進(jìn)行了一次蒸汽升溫、脫附、以及冷卻、氮?dú)獯祾咦鳂I(yè)，升溫至250℃后再脫附，第五組實(shí)驗檢測時發(fā)現(xiàn)吸附器里面有些吸附劑顏色變白，存在部分樹脂失水現(xiàn)象，經(jīng)過數(shù)據(jù)驗證，樹脂的吸附及脫附溫度均對該樹脂的性能有影響，最好不超過180℃。

（4）從吸附器出口廢氣的監(jiān)測結(jié)果看，即使裝置對外排氣穩(wěn)定，吸收塔工況穩(wěn)定，丁胺裝置排出的廢氣組分仍有變化，尤其是非甲烷總烴的排放濃度，直接影響到吸附分離效果。

（5）對吸附器進(jìn)出口同時采樣，檢測其對特征因子丁醇、氨、一正丁胺、二正丁胺、三正丁胺的吸附去除效果，從檢測結(jié)果數(shù)據(jù)看，對丁胺裝置廢氣中的特征因子均有一定的吸附作用，尤其是對丁醇、二正丁胺、三正丁胺吸附效果明顯，廢氣出口幾乎不含二正丁胺和三正丁胺，丁醇的去除率均在93%以上，氨與一正丁胺的去除率在70%上下浮動。

（6）丁胺裝置的廢氣排放口高度高于15m，按照浙江省杭州市排放標(biāo)準(zhǔn)要求，總烴的去除率應(yīng)≥75%（排放速率 <0.2kg/h時，總烴去除率≥30%），臭氣濃度應(yīng)<800（無量綱），從目前檢測結(jié)果看，經(jīng)過樹脂吸附后臭氣濃度最低在229，最高在800，經(jīng)過焚燒后臭氣濃度在200以內(nèi)，總烴的去除率基本97%以上，能夠達(dá)標(biāo)排放。

（7）脫附廢氣送鍋爐摻燒比例的影響：氫氣的密度為0.09kg/Nm?，泄漏后或有不完全燃燒極易發(fā)生爆炸。丁胺廢氣組分時常不穩(wěn)定，關(guān)系到鍋爐裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，且廢氣中很難達(dá)到完全不含氫氣，如果摻燒比例過大，燃?xì)庀到y(tǒng)因保護(hù)退出運(yùn)行后，易將鍋爐滅火或聯(lián)鎖停爐，引起系統(tǒng)波動，經(jīng)過反復(fù)核算及實(shí)驗，建議將摻燒的比例控制在5～15%之間。

3 結(jié)論

通過實(shí)驗數(shù)據(jù)可以看出，大孔樹脂的吸附對丁胺裝置廢氣有較好的吸附分離效果，可將丁胺廢氣中的氫氣與其他烷類、醇、胺等分離，對有機(jī)胺類裝置均適用，尤其是碳3以上的混合廢氣，將廢氣分成氫氣和脫附廢氣兩部分，一部分氫氣循環(huán)利用于生產(chǎn)裝置，一部分脫附廢氣送至流化床鍋爐焚燒，“大孔樹脂+流化床焚燒”治理工藝的組合，不僅降低了含氫廢氣焚燒的安全隱患，而且該治理工藝循環(huán)節(jié)能環(huán)保，將成為含氫廢氣高效治理的最具有工業(yè)前景路線，關(guān)鍵性控制技術(shù)在于送至鍋爐焚燒廢氣組分中氫氣含量的控制以及整個焚燒系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖、自檢等控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)到位。

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收稿日期：2020-05-06

作者簡介：強(qiáng)林萍（1981-），女，漢族，本科學(xué)歷，高級工程師，研究方向為環(huán)保污染物治理研究。