化工生產(chǎn)過程中的尾氣處理技術(shù)研究分析

楊彥紅

（北京中礦基業(yè)安全防范技術(shù)有限公司，北京 100028）

由于可持續(xù)發(fā)展理念的不斷深化，社會各界的環(huán)保意識也在不斷提升，化工企業(yè)作為重污染行業(yè)之一，更要注重經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展?；诖?，相關(guān)單位必須要遵守國家的政策法規(guī)，并根據(jù)實際情況，進一步提升尾氣的處理效果。但考慮到尾氣處理工藝是一項技術(shù)含量較高的系統(tǒng)工程，故工作人員要不斷應(yīng)用新型技術(shù)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進行優(yōu)化，以便更好地服務(wù)社會、服務(wù)群眾。

1 尾氣處理工藝技術(shù)的概念

化工企業(yè)在生產(chǎn)工藝進行的過程中，會頻繁出現(xiàn)大量的化學(xué)反應(yīng)，并且工藝所需機械設(shè)備的尾氣中也會含有很多硫化物和氮化物等有害物質(zhì)。為確保尾氣滿足國家排放條件，相關(guān)單位開始建立尾氣回收系統(tǒng)，并對其進行特殊處理，將內(nèi)部的有害氣體去除干凈，確保其符合一定標(biāo)準(zhǔn)后才能排放到大氣環(huán)境中。時至今日，尾氣處理技術(shù)已經(jīng)成為化工企業(yè)必不可少的一項工藝內(nèi)容，其科學(xué)合理的應(yīng)用可以有效改善化學(xué)企業(yè)周邊環(huán)境質(zhì)量較差的現(xiàn)象，同時也能進一步滿足環(huán)保政策的需求，對促進化工企業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義[1]。

2 化工生產(chǎn)過程中常見的尾氣處理方案

在經(jīng)年累月的實驗和統(tǒng)計過程中，科研人員逐漸建立了相對完善的尾氣處理體系，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，根據(jù)其化學(xué)原料成分和尾氣中所含有的有害物質(zhì)成分，工作人員開始著手對其有害成分進行剔除，但在長時間的使用過程中發(fā)現(xiàn)，如果工作人員只使用同一種方法進行尾氣處理很容易出現(xiàn)問題，不同的化學(xué)原料在不同狀態(tài)下會形成很多形態(tài)各異的分子，單一的處理手段很難完全應(yīng)對。工作人員在實驗過程中逐漸發(fā)現(xiàn)很多單一的尾氣處理體系，通過系統(tǒng)化設(shè)計并借助特殊手段進行組合，可以有效提升尾氣處理質(zhì)量，減少化學(xué)成分的排放。

2.1 冷凝法

冷凝法顧名思義就是通過降低溫度使化合物分子凝結(jié)成固態(tài)，或通過降低溫度使其活性降低，整體呈現(xiàn)相對穩(wěn)定的狀態(tài)，以此來確保排放后不會出現(xiàn)污染環(huán)境的現(xiàn)象[2]。在實際工作過程中，冷凝法通常用于化學(xué)工藝中硫化物的去除，在化學(xué)生產(chǎn)階段，各種原料的反應(yīng)會頻繁出現(xiàn)，尾氣中會含有大量的硫化物，若直接排放，不僅會污染環(huán)境，還會對周圍人員的健康造成負面影響，所以工作人員必須采取有效手段去除尾氣中的硫化物，減少職業(yè)病出現(xiàn)的概率。工作人員經(jīng)過對多種技術(shù)手段比較發(fā)現(xiàn)，冷凝法在處理硫化物時具有非常顯著的效果，尤其是高濃度的硫化物，在冷凝作用下會變成一種沸點極高的有機物質(zhì)，此時，硫化物就會在低溫環(huán)境下出現(xiàn)相變，使其很容易脫除回收。但需要注意的是冷凝法在應(yīng)用過程中需要根據(jù)硫化物在尾氣中的沸點來確定后續(xù)工藝，以提升硫化物的處理效果，但如果經(jīng)過實驗考察，發(fā)現(xiàn)硫化物在當(dāng)前尾氣中的成分減少，那么使用冷凝法的效果將會大打折扣，甚至?xí)o法去除大部分有害物質(zhì)。冷凝法本身的技術(shù)含量較低，主要是因為硫化物在溫度變化的情況下會轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N無害物質(zhì)，所以用途比較狹窄，通常只能針對硫化物進行使用。

2.2 連續(xù)熱燃燒法

連續(xù)熱燃燒法和冷凝法有異曲同工之妙，但其原理是通過連續(xù)燃燒，將尾氣與蓄熱間進行連接，該處理方法具有一定巨大普遍性，可用于絕大部分尾氣的處理。當(dāng)尾氣進入到儲存空間后，會通過加熱裝置直接連接至氣體儲藏區(qū)域，通過對尾氣進行加熱使其內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，這就可以讓部分金屬離子變?yōu)楣虘B(tài)，從而達到初步剝離的目的。然后當(dāng)尾氣進入儲存空間后，其內(nèi)部的溫度會持續(xù)上升，在連續(xù)燃燒的作用下，內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)會快速進行燃燒反應(yīng)，燃燒會使溫度提升，氧化反應(yīng)也會更加劇烈，這樣可以讓尾氣內(nèi)的絕大部分成分轉(zhuǎn)化為氧化物，再借助其他方法進行有效剔除。但需要注意的是連續(xù)熱燃燒法和其他處理方法相比，需要具備完善的燃燒工藝執(zhí)行體系，并具備足夠容量的氣體儲存空間，且加熱溫度要求較高，最少也要達到760 ℃，使尾氣經(jīng)過處理后形成二氧化碳和水，這樣才能不會對環(huán)境造成污染，并可以直接進入生態(tài)系統(tǒng)循環(huán)中[3]。

2.3 直接燃燒法

直接燃燒法是一項應(yīng)用較為頻繁的尾氣處理方案，與其他處理方法相比，直接燃燒法操作簡單，尾氣處理效率高，唯一的缺點就是沒有任何化學(xué)制劑輔助工藝，非常直接，因此，需要消耗大量能源來進行熱能推送，成本極高。其工作原理是工作人員通過尾氣收集裝置，將所需處理的尾氣輸送到高溫燃燒室，并用天然氣或煤油作為原料創(chuàng)造高溫環(huán)境，持續(xù)進行煅燒，并充分氧化其內(nèi)部的有害物質(zhì)，從而達到凈化的目的。所以連續(xù)熱燃燒法和直接燃燒法的工藝基本相同，唯一的區(qū)別是連續(xù)熱燃燒法需要根據(jù)實際情況調(diào)控溫度，耗時較長，但能源消耗減少，而直接燃燒法是一種更加粗獷的處理方式，不需要進行計算，高溫燃燒室內(nèi)的溫度基本處于恒定狀態(tài)，但遠高于連續(xù)熱燃燒法的蓄熱室，所以該工藝適合對部分難以處理的尾氣進行凈化，否則較高的工藝成本會導(dǎo)致尾氣處理效果大打折扣。除此之外，只有處理濃度非常高的尾氣時才能使用直接燃燒法，這樣才能獲取對等的工作效果[4]。

2.4 水、堿處理法

該處理方法是指利用水源或堿性物質(zhì)與尾氣中的有害物質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，使其最大限度地接近中性。其工作方法是，首先，工作人員要對尾氣成分進行分析，經(jīng)過詳細測算后，對每一項成分進行研究，因為現(xiàn)階段大部分化工企業(yè)都會產(chǎn)生大量的硫化物和一氧化碳等，無論其液化還是摻雜在融合氣體中，都會導(dǎo)致尾氣處于酸性狀態(tài)，pH值低于7，所以通過添加水可以降低其酸性，使其接近中性。但如果氣體內(nèi)部化合物的濃度過高，單純地添加水將無法徹底中和，反而增加了用水量，導(dǎo)致成本提高，因此可以使用堿性物質(zhì)進行中和。但需要注意酸堿中和是一種劇烈的化學(xué)反應(yīng)，當(dāng)與空氣中的有機物質(zhì)接觸后，會相互反應(yīng)形成酸鹽類固態(tài)物質(zhì)，此時便可以通過簡單的收集裝置，對尾氣中的化合物進行凈化處理。

綜上所述，工作人員需要明確尾氣處理方案，并有針對性地建立完善的工作體系，配備合理的尾氣處理系統(tǒng)。在處理過程中，除了要合理選用處理技術(shù)外，還要針對尾氣的化學(xué)特性進行有針對性的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，并分為不同的子系統(tǒng)，具體情況如下：首先是尾氣分類系統(tǒng)。在尾氣中會含有非常復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，并且不同的尾氣處理方法在適用范圍上會存在特異性，若直接使用單一的處理方式，很容易導(dǎo)致尾氣處理不完全，出現(xiàn)遺漏或引發(fā)安全事故等問題。所以，科研人員通過實際考察和經(jīng)驗積累后，發(fā)明了尾氣分類系統(tǒng)，將其應(yīng)用于化工生產(chǎn)系統(tǒng)中，可以進一步完成對尾氣的分類，并根據(jù)不同特性分流到各個管道中，最終完成分類工作，再根據(jù)特定工藝凈化尾氣。其次是尾氣收集系統(tǒng)。所謂尾氣收集，就是為提高尾氣處理效率，將待處理氣體通過設(shè)備收集到固定區(qū)域，并按照固定通道輸送到各個設(shè)備的處理平臺上，以確保尾氣不會出現(xiàn)溢散的現(xiàn)象。最后是循環(huán)利用系統(tǒng)，盡管尾氣是設(shè)備運行過程中出現(xiàn)的工業(yè)廢氣，但將有害物質(zhì)剔除后，其本身會存在熱能等多種可利用能源，若直接排放，很容易導(dǎo)致周圍溫度受到影響，甚至?xí)：諝赓|(zhì)量，但應(yīng)用到循環(huán)系統(tǒng)中，可以為其他設(shè)備的運行提供能源，這符合我國一直倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展理念[5]。

3 提升化工生產(chǎn)中尾氣處理效果的策略

尾氣處理工作是化工企業(yè)未來發(fā)展的基礎(chǔ)條件，對其進行合理處理，可確保尾氣符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)，減少環(huán)境治理費用，有效提升尾氣處理效率?；诖?，工作人員必須要積極主動地進行體系優(yōu)化。

3.1 規(guī)范尾氣處理的工藝流程

在尾氣處理過程中，工作人員通常會使用與尾氣中的化學(xué)成分相對應(yīng)的催化劑，初步處理有害物質(zhì)，這樣可以將部分穩(wěn)定性不強的物質(zhì)快速轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，減少尾氣處理的壓力，同時也能合理控制資源使用情況，而且尾氣成分和濃度都存在特異性弱的情況，如果使用固定工藝進行處理，很容易造成資源浪費，若部分濃度較低的混合氣體也要經(jīng)過各精密儀器的檢測和凈化，將會帶來高昂的成本損耗。對此相關(guān)部門必須要求施工人員嚴(yán)格遵守尾氣處理技術(shù)的工藝流程，采取科學(xué)合理的方法，有針對性地進行尾氣處理，并且在每次工藝開展之前都要對檢測的氣體進行詳細勘察，判斷其濃度和有害物質(zhì)含量達到固定標(biāo)準(zhǔn)后，再使用機械設(shè)備進行凈化。若濃度較低，可以通過簡單的尾氣處理技術(shù)，在節(jié)約成本的同時，也能加快尾氣的處理速率，節(jié)省更多的公共資源。另外，工作人員需要明確尾氣處理技術(shù)是一項難度較高的系統(tǒng)工程，每一個處理流程必須要高標(biāo)準(zhǔn)、穩(wěn)定地完成，否則就會影響尾氣處理效果?；诖耍ぷ魅藛T必須要明確各項工藝的實際需求以及需求過程中的注意事項，為后續(xù)的尾氣處理工作奠定良好的基礎(chǔ)。對此，施工人員必須建立完善的考核機制，對各項工藝的特點、執(zhí)行方法和注意事項進行定期考核，并要求每一位員工必須達標(biāo)后才能繼續(xù)執(zhí)行相關(guān)工藝，否則必須要進行理論學(xué)習(xí)，確保達標(biāo)后再上崗位，避免人為失誤造成的影響，進一步規(guī)范工藝執(zhí)行方法，減少不必要的成本損耗。

3.2 注意升溫和氧氣濃度

在使用尾氣處理裝置時需要注意，前期設(shè)備中的氧氣含量需要控制在一定范圍內(nèi)，否則會導(dǎo)致燃燒過于劇烈或內(nèi)部成分和氧氣過分接觸而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，損害設(shè)備甚至影響工作人員的生命安全。在以往的工藝執(zhí)行過程中，曾出現(xiàn)部分設(shè)備在經(jīng)過檢修后二次升溫時和氧氣大量接觸，并且其內(nèi)部的催化系統(tǒng)存在氧氣殘留，致使硫化鐵發(fā)生自燃，最終點燃整個設(shè)備，當(dāng)時整片廠區(qū)都受到影響，死傷無數(shù)?；诖?，工作人員必須要明確了解裝置升溫工藝和氧氣含量，要嚴(yán)密把控，確保每一項數(shù)值的精準(zhǔn)，如果處理設(shè)備是經(jīng)過檢修后再次接觸升溫工藝，必須要避免氧氣和系統(tǒng)殘留的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同時實時監(jiān)測氧氣含量，將其控制在1%以內(nèi)。另外，為確保氣體燃燒更加完全，相關(guān)工作人員需要分析燃料中氣體的含量，并確保低壓水蒸氣和燃燒氣體合理混合，進一步提升燃燒設(shè)備的工作效率。但工作人員也需要注意，除設(shè)備和氧氣含量需要調(diào)整外，當(dāng)裝置處于升溫階段時，還需要在燃燒出口進行采樣化驗，并根據(jù)其殘留的化合物成分含量來明確風(fēng)量等其他因素的速率，避免出現(xiàn)碳析現(xiàn)象。

3.3 控制空氣及酸性氣體的配比

通過處理裝置內(nèi)的空氣含量和酸性氣體的進出量，可以確保工藝實施穩(wěn)定，二者也能達到平衡狀態(tài)，酸性氣體向中性轉(zhuǎn)化的速率也能大幅提升?；诖耍谖矚馓幚磉^程中，工作人員首先需要對酸性氣體的含量進行合理監(jiān)測，并根據(jù)結(jié)果明確空氣輸入量，確保二者能夠充分地進行化學(xué)反應(yīng)，且反應(yīng)能夠處于可控范圍內(nèi)，不會出現(xiàn)其他化合物，這樣可以進一步提升尾氣的處理效果。其次，化工尾氣通常會借助分液罐來完成成分之間的分類，但工作人員不能完全依靠設(shè)備的自主運行能力，也要實時提取樣本并分析濃度，以此作為參考，調(diào)整風(fēng)量、設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，保障各成分的比值控制在標(biāo)準(zhǔn)閾值之內(nèi)。在處理尾氣時，還要根據(jù)燃燒情況合理調(diào)整配風(fēng)閥門，使各項參數(shù)長期處于穩(wěn)定狀態(tài)，減少工藝調(diào)控難度。另外，在處理上述設(shè)備參數(shù)的同時，也要對高溫摻和閥進行合理管控，其實這是進行溫度調(diào)節(jié)的設(shè)備，在運行過程中必須要確保摻和閥開度少于10%，避免汽包出現(xiàn)、操作壓力過度上升的隱患，從而保障系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

綜上所述，隨著我國對化工產(chǎn)品需求的不斷提升，近些年化工生產(chǎn)領(lǐng)域的投入逐漸增加，但對于企業(yè)而言，除了生產(chǎn)高質(zhì)量的化工產(chǎn)品以外，還要對周邊環(huán)境進行良好地保護，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，周邊環(huán)境治理費用將由施工單位承擔(dān)。因此，為提升周邊環(huán)境質(zhì)量，需要對化工生產(chǎn)階段的尾氣進行合理凈化，確保其中的成分滿足國家工業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，方可進行排放，這就需要化工企業(yè)從技術(shù)角度出發(fā)，積極主動地進行工藝改進，明確尾氣的成分特性，在原有的工藝基礎(chǔ)上進行深化改造，從而進一步建設(shè)環(huán)境友好型社會。