1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 工艺蜡烛中含香料无组织废气的收集处理系统设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 针对工业企业的无组织废气具有 污染源分散，排放高度低，排放量不大，污染性强的 特点，在资料分析 的基础上，针对 工艺蜡烛生产中含香料的无组织废气主要是 挥发性有机物质，采用 喷淋 -吸附 -解吸 -冷凝处理工艺，使车间空气质量达到室内空气质量标准 (GB18883-2002)要求，经处理后，废气排放达到大气污染物综合排放标准 (GB16297-1996)规定的最高允许排放浓度 。该 处理工艺运行成本低，管理方便，
2、可称为无组织废气处理推荐的工艺。 关键词： 无组织废气、吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、生物法。 II Process candle contains spices of non-organization waste gas discharged from collection and handling system design ABSTRACT According to industrial enterprises with non-organization waste gas discharged from pollution,low emission height scattered
3、,emissions is not big,polluting strong characteristic . Based on the analysis of the data,In process of production contains spices candle is mainly non-organization waste gas discharged from volatile organic material,Using adsorption - desorption - Condensate treatment process, the workshop air qual
4、ity, “indoor air quality standard“ (GB18883-2002) requirements,After treatment， Emissions to achieve “Integrated emission standard of air pollutants“(GB16 97-1996) the maximum allowable emission levels.Ask to handle the gas after meet the national emission standard. Process operation， low cost and e
5、asy management . Can be called Non-organization treatment recommended process. Keywords: Non-organization waste gas; Absorption; Adsorption; Catalytic oxidation; Combustion method; Biological method I 目录 1 绪论 . I 1.1 我国大气污染现状 . I 1.2 无组织废气的概况 . 1 1.3 无组织废气排放的特性 . 2 1.4 化工企业无组织废气的来源 . 2 1.4.1 挥发性原料贮存
6、的产品贮罐区 . 2 1.4.2生产车间内的物料转移 . 3 1.4.3易逸散废气的生产工序 . 3 1.4.4机械设备、管道装置的泄漏 . 3 1.4.5 污水处理设施和废渣堆放场 . 3 1.4.6 生产管理不善，造成人为污染 . 3 1.5课题设计意义 . 4 2 无组织废气处理技术 . 4 2.1吸收法 . 4 2.2吸附法 . 5 2.3燃烧法 . 5 2.4催化氧化法 . 6 2.5生物法 . 6 2.6冷凝法 . 6 3 设计部分 . 7 3.1 估计废气的成分并设计废气量 . 7 3.1.1估计废气的成分 . 7 3.1.2设计废气总处理量 . 7 3.1.3设计标准 . 7
7、3.2 工艺流程与主要设计参数 . 8 3.2.1工艺流程的确定 . 8 3.2.2流程说明 . 9 3.2.3工艺要点 . 10 3.2.4主要设计参数 . 11 3.3 废气处理构筑物的设计 . 12 3.3.1总废气量的设计 . 12 3.3.2吸附器的设计 . 12 3.3.3管道的设计 . 13 3.3.4通风机和电动机的设计 . 15 3.4废气处理系统平面布置 . 15 3.4.1平面布置原则 . 16 3.4.2附属建筑物及其尺寸 . 16 3.5投资估算及运行费用 . 18 3.5.1 投资估算 . 18 3.5.2运行费用 . 19 3.5.2其他说明 . 20 4 结论
8、. 20 II 参考文献 . 21 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 附录 A 喷淋装置图 附录 B 工艺流程图 附录 C 冷凝器示意图 附录 D 厂区平面布置图 1 1 绪论 1.1 我国大气污染现状 大气环境是人类赖以生存的可贵资源，我们进行生命活动所需要的氧气，植物进行光合作用所需要的二氧化碳都是大气中的重要组成成分，要是大气环境被破坏了，在地球上的生物都不能很好的生存，由于大气环境资源的破坏是一种不可逆过程，所以恢复良好的大气环境质量要比采取措施 从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。当前社会在治理环境方面的在技术装备水平低，缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台，本身就是造成加重大
9、气污染的诱因，所造成环境危害和损失是难以挽回的。 当前，我国大气污染状况十分严重，主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染保持在较高水平；机动车尾气污染物排放总量迅速增加：氯氧化物污染呈加重趋势；全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区，以华中酸雨区为重。 大气污染物的种类繁多 ， 而排放量大 、 污染范围广 、 危害严重的就有几十种 ， 分为化学性物质 、 放射性物质和生物性物质三类 。 依照污染物的存在形态 ， 可将其分为气态污染物和颗粒污染物 ； 依照与污染源的关系可将其分为一次污染物和二次污染物 。 大气污染 危害了人体的舒适 、健康或危害了环境 ，
10、 给我国可持续发展的实施带来了负面效应 1。 1.2 无组织废气的概况 “十一五”以来，长江三角地区的大气污染由煤烟型转换成复合型污染，其中工业企业的无组织废气的排放未得到有效控制，是造成环境空气质量不断恶化的原因之一，无组织废气主要来源于 化工生产中常有蒸馏冷凝、离心、结晶、烘干等工序，都有可能发生有机物和溶剂挥发产生无组织废气的情 况，特别是在离心、烘干等工序，一般排放浓度较高，这方面的无组织废气排放量与工艺方法和设备形状有很大关系。无组织废气排放的特点是污染源分散，排放高度低，排放量不大，污染物没经充分扩散稀释就进入地面呼吸带。但不大的排放量，也会在排放点附近形成高出标准允许排放的污染区
11、，故无组织排放引起的污染问题越来2 越严重。 近年来， 随着国民经济的发展和人们生活水平的日益提高，人们对环境保护的意识正在日益增强。国家关于环境保护的法律、法规、规范和标准相继出台，使得环境保护越来越规范化、制度化。 虽然 目前 我国大气污染防治工作取得了很大的 成效，但由于各种原因，我国大气环境面临的形势仍然非常严峻。 为了保护我们周围的大气环境不被破坏，为了实现经济效益和环境效益的双赢， 采用合理有效的处理工艺对无组织废气进行处理对环保工作有很大的意义。 1.3 无组织废气排放的特性 无组织废气排放是指生产过程中无密封设备或设备不完善，无排气筒或烟囱，污染物通过门窗自然排放，或从露天作业
12、场所，废物堆放场所等扩散出来。由于高度小于 15 米的排气筒的排放特点与无组织排放的特点相似，因此无组织排放的执行定于为“凡不通过排气筒的废气排放（排气筒高度小于 15 米者，按无组织 排放处理）。” 无组织排放的特点是：（ 1）排放源高度低，污染物尚未充分稀释即进入呼吸带； (2)污染物的扩散，随着排放源下风向距离的增长而逐渐降低；（ 3）污染物往往呈多点、分散的无规则排放，监测和评价、管理都比较困难 2。 1.4 化工企业无组织废气的来源 化工生产中产生无组织废气较多 ， 且比较分散 ， 其来源大致有以下几方面。 1.4.1 挥发性原料贮存的产品贮罐区 贮罐区的无组织废气 ， 主要是 “
13、大呼吸 ” 和“小呼吸 ” 过程产生的挥发性气体。 “ 大呼吸 ” “小呼吸 ” 过程指液体在容器与容器之间转移而发生气体的吸 入或放出的现象。排出的气体多为饱和蒸汽 ， 一般出现在原料和产品入库或转移车间的过程中。“小呼吸 ” 过程指由于外界温度或压力变化而导致气体的吸入或排出的现象 ， 排出的气体为相对饱和蒸汽。贮罐区排放的无组织废气 ， 其量与物料的理化性质、储罐的结构、气候条件以及填充频次等有关。一般情况下 ， “ 大呼吸 ” 过程的排放量大于“小呼吸 ” 的排放量。 3 1.4.2 生产车间内的物料转移 在生产中 ， 物料从一个容器转移到另一个容器时 ， 会发生吸入或放出气体的现象。
14、在化工生产中 ， 转移液体有机物料和溶剂时 ， 使用较多的是水环泵。水环泵是 采用抽真空而形成容器内的负压进行吸料 ， 有机物料和溶剂容易挥发 ， 极易被带出而进入大气中 ， 均属无组织废气排放。同时 ， 当水环泵循环水中有机物量较高时 ， 在循环水池处会出现有机气体逸出。这种无组织废气排放量与物料使用量及循环水的更换频率有直接关系。 1.4.3 易逸散废气的生产工序 化工生产中 ， 常有合成、混合、过滤、压滤、离心、蒸馏、结晶、沉降、粉碎、烘干等工序 ， 都有可能发生有机物和溶剂挥发而逸散到空气中 ， 特别是在离心、烘干等工序 ， 极易间歇排放浓度较高的废气 ， 不仅污染环境 ， 而且危害操
15、作者。这方面的无 组织废气排放量与工艺方法及设备形状有很大的关联。 1.4.4 机械设备、管道装置的泄漏 废气的泄漏与设备管道管件的材质、耐压等级及运行状况有关。在正常工况下 ， 无论设备管件多好 ， 随着运行时间的延长 ， 设备零部件的腐蚀和磨损增加 ，因此物料泄漏是不可避免的。泄漏发生与生产中设备和管道管件的密封程度 ， 以及操作介质、温度、压力等相关。因此 ， 可以通过降低静密封点泄漏率和保持设备较高完好率来减少该类废气的排放量。 1.4.5 污水处理设施和废渣堆放场 化工企业一般都建有污水处理或预处理设施 ， 产生废渣的还需设置废渣临时堆 放场。污水处理设施在收集池和污泥处理工段会逸出
16、恶臭 ， 主要成分是硫化物 ， 如硫化氢、甲硫醇和氨氮 ， 恶臭物质的逸出量与污水量、污水水质、曝气方式、污泥处置以及日照、气温、风速等自然因素有关。化工废渣主要有滤渣、废催化剂等 ， 一般均掺杂着有机物 ， 在风吹和日晒下 ， 会缓慢释出有毒、有害气体。 1.4.6 生产管理不善 ， 造成人为污染 化工生产中 ， 由于操作人员的责任心不强 ， 往往会发生泄漏性生产事故 ， 4 如造成工艺废气的短时大量无组织排放；或是将液体物流散到地面 ， 使地面遭到污染物的渗透 ， 日后释放出气体 ， 而且 排放时间较长 ， 对操作人员造成直接危害 3。 1.5 课题设计意义 本文针对工业企业的无组织废气
17、的 特点及处理技术进行分析和研究，在资料分析的基础上，寻求不同的处理工艺特点，运用废气处理工艺，设计方案，优化设计参数和设计条件。经 理论计算分析，处理后的气体达到国家排放标准。 2 无组织废气处理技术 工业生产中排放的废气成分复杂，容量比较大，因此对人类的健康和社会的发展带来影响，一般处理这些废气主要方法有吸收法、吸附法、催化氧化、燃烧法、生物法、冷凝法等。对于工艺蜡烛生产中含香料的无组织废气的排放的 主要污 染物来自挥发性溶剂以及反应过程产生的挥发性有机物质比如是 酯类、醚类、醛类等有机工业废气 。 因此采取的处理挥发性有机工业废气的方法来间接性处理那些无组织废气。 2.1 吸收法 吸收法
18、是利用液体吸收液从气流中吸收气态 VOCs的一种方法，常用于处理高湿度 VOCs气流 (50%)。该法的处理浓度范围为 500ppm-800ppm，效率高达 95%-98%，但投资较大、设计困难、应用较少，其常用方式有填料塔和喷淋塔两种。常用的吸收剂有柴油、煤油、 664消泡剂、碳酸丙烯醛等。该法对处理大风量、常温、低温、低浓度含苯 VOCs比较有效并且费用低。用柴油或碳酸丙烯醛作吸收剂处理5 喷漆尾气，用 7-8块塔板数，即可达 90%左右的吸收率，用 20的水蒸气对柴油进行解吸，解吸率达 85%。由于柴油本身易燃，且价格日益上涨。近年来，以水一柴油作为苯系物吸收液，对吸收剂的组成、数值、表
19、面活性剂的选择和用量、吸收容量进行了大量实验，获得苯系物吸收率为 80%左右的结果。常用吸收剂对苯系物的吸收过程的传质阻力主要在气膜和液膜内，其净化效果取决于气、液两相接触频率和面积，因此反应器的优化也是该技术研究的一个方向 4。 2.2 吸附法 吸附法是利用吸 附剂孔状结构的巨大表面积对 VOCs进行吸附的一种方法。它适宜处理成分单一、气流稳定、浓度为 300ppm一 800ppm的有机废气，主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和醛类，常用活性炭和大孔树脂作为吸附剂，是应用较为广泛的一种 VOCs控制方法。该方法设备简单、处理量的范围较大，应用灵活，特别
20、是活性炭吸附更是被广泛应用。但活性炭性能受水分含量的影响较大，被处理的 VOCs气体湿度应在 60%以下。同时，活性炭在达到饱和后需要进行再生，废炭的产生也可能出现二次污染问题。对吸附法的 研究，主要集中在吸附剂方面。以前侧重于如何再生活性炭，以提高废旧活性炭的吸附能力，延长使用寿命，因此产生了诸如蒸汽再生、热空气再生、氮气再生等多种方法 4。 2.3 燃烧法 燃烧法就是利用高温氧化将 VOCs转化 CO2和 H2O的一种方法。 VOCs气体进入燃烧室后，在足够高温度、过量空气、湍流的条件下完全燃烧，处理效率可达到 95%。该方法原理简单，彻底破坏 VOCs，同时可回收热能，是目前使用最普遍和最广泛的一种方法。据悉，在欧洲的燃烧设备占 VOCs控制设各市场总份额的 43%。但是该方法要求特定的运行条件，燃烧温 度需达到 700-1200，而在此温度条件下空气中的氮易被转化为 NOx，形成二次污染物，同时燃烧也会产生一些有毒成分，需要作进一步的处理 4。
