制药车间废气治理初步设计方案Word文档格式.docx
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(5)《国家环境爱惜“十五”打算》
(6)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)
(7)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)
(8)《大气环境质量标准》(GB3095-1996)
(9)某省及某市市有关环境爱惜的法规及条例
(10)低压配电设计标准》(GB5005495)
(11)《工业与民用电装置的接地设计标准》(GBJ65-83)
(12)《建筑物防雷设计标准》(GB50057-942000年版)
(13)《通用用电设备配电设计标准》(GB50055-95)
(14)某市某某制药提供的工程基础资料和数据
②、本方案制定的原那么
(1)依据国家和某市市有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理,充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。
(2)踊跃稳妥地采纳新技术、新设备,结合企业的现状和治理水平采纳先进、靠得住的改造技术和污染治理工艺处置工艺,力求运行稳固、费用低、治理方便、保护容易,从而达到治理污染、爱惜环境的目的。
(3)妥帖解决项目建设及运行进程中产生的污染物,幸免二次污染。
(4)严格执行现行的防火、平安、卫生、环境爱惜等国家和地址公布的标准、法规与标准。
(5)选择新型、高效、低噪设备、注意节能降耗。
③、本方案治理的大体目标
鉴于某市某某制药车间废气中有机因子成份十分复杂,依照国家相关规定应第一考虑按《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)进行治理成效的综合监考试收,达到国家二级排放标准的要求,其评判标准如下:
恶臭污染物排放国标二级
监测项目
执行标准
评价依据
臭气浓度
有组织(15m排气筒)
2000(无量纲)
《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)
无组织(周边浓度)
30(无量纲)
同时,对部份有代表性的有机因子,也可参照《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)作为参考性数据,进行监考试收。
GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》二级标准
污染物
最高允许排放浓度(mg/m3)
最高允许排放速率(kg/n)
无组织排放监控
排气筒
速率
监控点
浓度(mg/m3)
甲苯
40
15
周界外浓度最高点
二甲苯
70
二、项目治理方案
一、废气治理技术的选择
对治理工业废气中大量存在的有机化合物,此刻应用较普遍的活性炭、活性炭纤维、纯硅分子筛和催化燃烧法等,虽有必然成效,但不仅存在耗用大量吸附材料或燃料,还存在工艺掉队、本钱高、二次污染较严峻等问题,专门是关于大流量、低浓度的有机废气,更是存在很多未能解决的问题。
事实上,采纳这些技术方案后,往往给政府环保部门的监管,和产生和治理污染的企业的运行,都会带来专门大的困扰。
A、吸附脱附处置
活性炭关于某些特定VOCs因子具有良好的吸附作用,且可脱附再生,尽管存在实际运行费用较高,二次处置麻烦,成效难于随时监控等问题,但仍在有机废气的传统处置工艺上,占有重腹地位。
只是,通过对某市某某制药车间废气情形进行分析,结论是采纳活性炭吸附脱附方式处置却并非适合,这是因为:
①一样以为,硫化氢、胺类、醛类(如某某制药车间废气因子中的硫化氢(H2S)、三乙胺(C6H15N)、甲醛(HCHO)等)本身确实是不适合活性炭吸附的物质。
②分子量低于45的高挥发性物质,如某某制药车间废气因子中甲醇(CH3OH,分子量)、硫化氢(H2S,分子量)、乙醇(C2H5OH,分子量)、乙硼烷(B2H6,分子量)、甲醛(HCHO,分子量)、氨气(NH3,分子量)等,大体上不被活性炭稳固吸附。
③高分子量化学物具有低挥发性、虽与活性炭有很强吸附力,但再生脱附超级困难,因此,一样以为分子量大于130的化合物(如某某制药车间废气因子中氯甲酸苯酯C7H5ClO2),不适于吸附脱附的处置方式。
④某某制药车间各类有机废气因子沸点差距太大,如DMSOL(三甲基亚砜,沸点℃)、氯甲酸苯酯(沸点187℃)、乙二醇二甲醚(沸点℃)、二氯丙酮(沸点℃)等沸点很高,与低沸点的因子硫化氢(沸点℃)、乙硼烷(沸点℃)、甲醛(沸点℃)等相差太大,超级无益于活性炭吸附脱附处置。
⑤某某制药车间废气因子中由于存在多种不能共存因子混合,可能在活性炭床中造成放热反映及氧化、聚合反映。
⑥专门需要提出的是,某某制药采纳活性炭吸附加冷凝处置,会带来大量冷凝液,存在二次污染及需要麻烦的再处置的问题。
B、催化燃烧
由于某市某某制药车间废气中VOC浓度一样均在2000mg/m3以下,且很不稳固,因此燃烧时需要补充消耗大量能源,这不仅增加运行本钱,也与节能降耗的环境治理目标相去甚远。
采纳“催化燃烧法”不仅会大大增加大气中CO2的排放量,专门是还有部份废气因子(如氯甲酸苯酯,1,3-二氯丙酮粉尘等)燃烧后会产生剧毒的二恶英(国家大气排放标准中微量即超标,操纵十分严格)等二次污染。
因此,催化燃烧的方式关于某某制药车间有机废气治理也并非适用。
事实上,采纳催化燃烧方式也会使管道工程量变得专门大。
为此,美国、日本、俄罗斯等国在研究和应用领域采纳介质阻挡放电(DielectricBarrierDischarge)DBD产生的非平稳态等离子体治理大流量工业废气,进行了大量工作,日本等国还在利用光催化降解有机废气方面取得了快速进展,以求得对工业有机废气更先进,更有效,和经济运行的靠得住方式。
在中国,最近几年来对等离子体和光催化技术的研究和应用也十分活跃,很多闻名高校和科研院所都投入了专门力量。
(中日合伙)重庆金帕环境科学自成立之初即对相关技术一直给予专门关注,光触媒技术及产品、工程的应用和研究都处于国内外相当先进的水平,专门是咱们的以双介质阻挡放电及先进的光催化技术为核心的“JKJ-V低温等离子+复合光催化工业废气净化器”
在治理大规模工业废气方面已取得显著的成效,取得了国家有关方面及大型化工企业等用户的高度评判和认可,填补了我国在工业大流量有机废气治理方面的技术空白。
该机的中国国家专利受理号为,科技功效记录号为渝科成登字2020Y280。
实践证明低温等离子+复合光催化是一种真正高效低能耗的先进治理技术。
目前,咱们的“JKJ-V低温等离子+复合光催化工业废气净化器”机组正在国家大型企业的生产线上,长期持续地正常工作,显示出其治理大流量工业复杂有机废气方面,比其他传统技术具有更明显的技术优势及更佳的环境、经济效益。
二、低温等离子+复合光催化
在本项目中利用的“低温等离子+复合光催化”是依照化工、医药等行业在生产中产生的大流量、低浓度有机废气特点独创的具有国际先进水平的降解技术,其核心是第一用低温等离子体产生高能量电子,直接分解废气因子中的有害气体,使其迅速形成小分子碎片,降解生成CO2,H2O等,再利用光触媒的作用,降解尚未完成降解的各类有害气体,从而达到对车间生产废气较为中意的综合降解成效。
1)低温等离子体技术简介
所谓等离子体是继固体、气体、液体三态后,列为物质的第四态,由正离子、负离子、电子和中性离子组成,因体系中正负电荷总数相等,故称为“等离子体”。
等离子体按粒子温度可分为平稳态(电子温度=离子温度)与非平稳态(电子温度>
>
离子温度)两类。
非平稳态等离子体电子温度可上万度,离子及中性离子可低至室温,即体系表观温度仍很低,故称“低温等离子体”,一样由气体放电产生。
气体放电有多种形式,其中工业上利用的主若是电晕放电(在去除废气中的油尘上应用已相当做熟)和介质阻挡放电(用于废气中难降解物质的去除)两种。
低温等离子体技术是最近几年进展起来的废气处置新技术,低温等离子体处置废气的原理为:
当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各类离子、原子和自由基在内的混合体。
低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时刻内发生分解,以达到降解污染物的目的。
低温等离子体的产生途径很多,咱们利用的低温等离子体工业废气处置技术采纳的放电形式为双介质阻挡放电(DielectricBarrierDischarge,简称DBD)。
装置示用意如图1所示。
图1介质阻挡放电示用意
介质阻挡放电是一种取得高气压下低温等离子体的放电方式,由于电极不直接与放电气体发生接触,从而幸免了电极的侵蚀问题。
介质阻挡放电等离子体技术具有以下优势:
①介质阻挡放电产生的低温等离子体中,电子能量高,几乎能够和所有的气体分子作用。
②反映快,不受气速限制。
③电极与废气不直接接触,不存在设备侵蚀问题。
④只需用电,操作极为简单,无需专人员看管,大体不占用人工费。
⑤设备启动、停止十分迅速,随用随开,不受气温的阻碍。
⑥气阻小,适用于高流速,大风量的废气处置。
⑦工艺已相对成熟。
低温等离子体技术处置污染物的原理为:
在外加电场的作用下,介质放电产生的大量携能电子轰击污染物分子,使其电离、解离和激发,然后便引发了一系列复杂的物理、化学反映,使复杂大分子污染物转变成简单小分子平安物质,或使有毒有害物质转变成无毒无害或低毒低害物质,从而使污染物得以降解去除。
因其电离后产生的电子平均能量在1eV~10eV,适当操纵反映条件能够实现一样情形下难以实现或速度很慢的化学反映变得十分快速。
其能量传递进程为:
电场+电子高能电子
受激电子
高能电子+分子(或原子)受激分子活性基因
自由基
活性基因+分子(或原子)生成物+热
活性基因+活性基因生成物+热
在本项目治理某市某某制药三车间甲苯(C6H5CH3)、乙酸乙酯(C4H8O2)、甲醇(CH3OH)、二氧六环(C4H8O2)、三乙胺(C6H15N即二乙基乙胺(CH3CH2)3N)、DMSO(三甲基亚砜(CH3)2SO)等废气时,在介质阻挡放电(DBD)的低温等离子体发生器中,这些废气因子被高能电子轰击后第一被打开成碎片。
而尾气中氧气和水气在高能电子作用下发生以下反映
O2+eO·
+O3+O2-
H2O+eHO·
+H
废气因子解离的碎片粒子与氧气及O·
+O3+O2-发生较为复杂的化学反映,降解为CO2和H2O等。
采纳双介质的阻挡放电技术,属于干法处置,不需要任何吸附剂、催化剂及其他任何助燃燃料,只需采纳380V交流电,经振荡升压装置取得高频脉冲电场,产生高能量电子,轰击分解废气中的恶臭、有毒的气体分子。
具有平安靠得住、操作简单、运行费用低、治理效率高、技术先进等特点。
2)光触媒技术简介
“光触媒”(也称为“光催化剂”)的要紧成份是纳米级锐钛型二氧化钛(TiO2),作为一种新的光催化半导体材料,日本已将其列为本世纪重点进展的新技术,被誉为现今世界上最先进的空气净化新技术,最近几年来在中国也取得较普遍应用。
在室温下,当波长在380nm以下的紫外光照射到纳米级二氧化钛颗粒上时,在价带的电子被紫外光所激发,跃迁到导带形成自由电子,而在价带形成一个带正电的空穴,如此就形成电子-空穴对。
利用所产生的空穴的氧化及自由电子的还原能力,二氧化钛和表面接触的H2O,O2发生反映,产生氧化力极强的自由基,这些自由基可分解几乎所有有机物质,将其所含的氢(H)和碳(C)变成水和二氧化碳。
泡沫镍既有金属镍耐高温、抗侵蚀、化学性质稳固的特点,又具有泡沫独特的三维网状结构,以它为基体,附载纳米二氧化钛开发而成的复合光催化抗菌泡沫金属滤网继承了泡沫镍的所有优势,超过95%的孔隙率保证了良好的空气通透性,而在其包面散布均匀的光触媒材料比表面积大,表面覆盖率高,最大限度增大了与空气和紫外线的接触面,加上泡沫金属的三维特性,使得光催化‘反映腔’饱满,保证了其光催化效率。
在紫外光照射下,当空气旋流进入滤网,即进入光催化反映腔时,高能“电子-空穴”对迅即与毒有害的有机物直接进行化学反映,氧化、分解为无污染的水和二氧化碳等。
3)废气中有害因子在“低温等离子+复合光催化”作用下的降解反映
以苯在“低温等离子+复合光催化”作用下可能的降解历程为例:
事实上,这种解析和离解,将高分子降解为低分子,将有害因子降解为无害因子,正是工业上真正实现有机废气无害化的有效途径。
4)现场小试实际成效
2020年11月20日在某市某某制药公司生产现场,采纳“低温等离子+复合光催化”小试装置对现场实地采取的有机废气进行了治理成效验证性小试,并由某市市环境监测中心站对测试结果进行检测,要紧数据如下:
监测点位
监测结果(mg/m3)
苯
甲苯
非甲烷总烃
“低温等离子+复合光催化”小试装置进口
×
103
“低温等离子+复合光催化”小试装置出口
295
降解率
98%
%
实地证明了“低温等离子+复合光催化”技术对治理某某制药有机废气的有效性。
3、废气治理要紧工艺流程说明
JKJ-V1号机组
阀门JKJ-V2号机组
排气
阀门JKJ-V3号机组阀门风机烟囱
JKJ-V4号机组
等离子分离器DBD发生器光催化作用室
(事实上,依照需处置废气量JKJ-V机组数可为1~n个)
①、PM水气分离器
经集中搜集的复杂的有机废气通过阀门进入PM水气分离器后,在特制挡板及温差冷凝作用下去除部份废气中的水分,以保证等离子体放电稳固。
②、JKJ-V净空居等离子+光催化工业废气净化器
大体规格为1250m3/h,每套机组由上下两条一样的处置线组成,规格为1250m3/h×
2(每套机组总处置量为2500~3000m3/h),由低温等离子分离器和采纳介质阻挡放电方式的低温等离子发生器(DBD)及光触媒作用室组成,JKJ-V为治理废气最要紧和最核心的设备。
输入电压为三相380V/50HZ交流电,每/台套的功率。
按某市某某制药三车间废气产生量为10000—11000m3/h计,需4台(套)1250m3/h×
2的机组(假设以日平均值3720m3/h考虑,那么只需2台(套)机组即足足有余)。
(“净空居”为取得“中国环保行业十大阻碍力”品牌的净化机商标)。
A、等离子分离器
采纳辉光及极板方式放电,作为预处置装置,要紧对进入机组废气进行初步降解处置,并进一步去除油腻、水分、尘埃等,以提高净化效率。
B、DBD发生器
采纳介质阻挡放电方式的低温等离子发生器。
由优质石英、不锈钢、钼和特质的高性能工业陶瓷等制成,脉冲发生器由数质显示操纵,将市电(380V交流电)经振荡升压取得高频脉冲电场,产生高能量电子,在进行猛烈弹性和非弹性碰撞中,直接轰击分解废气因子中甲苯等有害气体,使其迅速降解并生成CO2、H2O等。
C、光触媒作用室
采纳纳米级的银离子及直径为7nm的二氧化钛,用喷涂及高速射入的方式嵌入在用发泡方式制成的金属镍网上,在特制紫外光源照射下,使进入特制光催化腔内有害气体与光催化产生的“空穴—电子”对及氢氧根自由基等产生物理--化学反映,氧化、分解经低温等离子作用后尚未完全降解的各类有害气体。
③、风机
每组JKJ-V机组后与烟囱间提供抽排动力的风机,风机做防护处置,电机采纳防爆型。
④、进出口管道及排气筒
机组编号
并联台(套)数
废气产生车间
总进出口管道及排气筒的直径尺寸
第一组
2
一车间、二车间
φ500
第二组
三车间
第三组
1
四车间
φ400
第四组
3
五车间
φ620
第五组
七车间
合计
10
三、治理工艺初步设计
一、制药车间废气搜集
为了达到良好的治理成效,废气的搜集是一个重要的进程,现对相关车间的相关设备和产生废气的状况列表如下:
各车间要紧设备产生废气的状况表详见“EXCEL表”
二、废气搜集量的分析
计算废气搜集量时,可按如下考虑:
离心机放料及甩干进程排气量=溶媒总投入量-产品湿重×
干燥失重-母液
烘干设备排气量=湿重-干重
若是所有车间均按此刻二车间进行整改后的方式进行废气搜集,即所有离心机和地缸都用搜集罩加盖。
所有投料罐都可视为真空抽料(只考虑真空池废气搜集)。
考虑到由于反映罐上的冷凝器排出废气量应很少(太大会抽走溶剂),而抽滤器采纳真空抽料,废气量更少,因此,事实上废气搜集是以离心机,真空池和真空泵等地址为主。
依照以上的方式,依照已有资料进行测算,需要进入JKJ-V系统处置的废气量为:
一车间为940m3/h,二车间为3210m3/h,三车间为4720m3/h,四车间为2660m3/h,五车间为8450m3/h,七车间为5940m3/h。
因此,集中排放的废气总量应在25920m3/h左右。
以上废气量测算时假设密闭的离心机作业进程中废气大体排向地缸(离心机和地缸用搜集罩加盖),且投料采纳封锁式而不是开放或半开放式,不然,考虑到搜集罩与设备之间接口、距离、集气时废气量会增加很多。
另外,相关车间应考虑适当进行室内外空气互换抽排,车间工作空间内产生的废气除通过集中搜集外,能及时引入室外新鲜空气,以改善工作环境。
3、废气进入JKJ-V的前处置
管道搜集汇总的废气经水洗塔、水气分离器后可直接进入JKJ-V进行处置,关于废气因子复杂的五车间,投放氨基钠的罐或1,3二氯丙酮的罐应该要设搜集罩进行预处置后,再进入排气总管(如图):
乙硼烷要单独处置后再进入排气总管(如图):
4、JKJ-V机组的布置
每台(套)JKJ-V机组处置废气的标准量为2500m3/h(最大处置量3000m3/h)依照经济、高效、适用、平安、节能的原那么,并充分考虑场地条件,JKJ-V机组拟按以下4组散布安置:
总废气量(m3/h)
4150
4720
2660
8450
5940
25920
五、JKJ-V平面布置图
①JKJ-V
附图:
JKJ-V机组安装尺寸(含管阀风机配件等)1-5号机组在某市某某制药总平面图上的位置
附图:
JKJ机组安装位置示用意
②JKJ-V1号机组在制药车间的安装位置及尺寸
四、关于二次污染等相关问题
某市某某制药制药车间产生的有机废气在采纳“低温等离子+复合光催化”法治理进程中,不利用和改换吸附物,也可不能显现冷凝水再处置等问题,其废气因子降解的最终产物,要紧为二氧化碳和水,因此,没有处置二次污染的麻烦问题。
固然,废气处置进程中,也可能伴生少量的氯化氢、固体或油状颗粒物等。
一、关于氯化氢的排放
依照监测和产品的投料量和物料衡算等结果,某某制药车间工艺废气中氯化氢的浓度最高为45mg/m3(四车间),小于《大气污染综合排放标准》(GB16297-1996)最高许诺排放浓度标准值150mg/m3,且通过计算后可知,排放的速度也小于国家二级标准(15m排气筒),因此,采纳“低温等离子+复合光催化”工艺治理后,可保证氯化氢达标排放。
二、关于管道及设备的侵蚀问题
JKJ-V机组要紧部份均采纳耐侵蚀性很高的材料(如不锈钢、石英、高级陶瓷等),对水气分离设备及管道阀门、电机等需要进行防腐处置的部份,采纳日本原产PM性能性防护涂料进行处置。
(日本产帕玛(バ一マシ一ルド)性能性涂料,是一种特殊变形聚酯重合树脂,具有超级复杂的多重线状结构和超过100万的分子量。
日本产帕玛(バ一マシ一ルド)性能性涂料对水分、盐分具有不透性及良好的抗酸、碱性侵蚀作用和耐候性、难燃性等多种优良性能,将其涂刷在管道及相关设备表面,可有效的避免二氧化碳、氯化物等的侵蚀作用)。
3、治理进程中可能伴生的少量固体或油状颗粒物等
在JKJ-V中,由专门设置于等离子体DBD发生器和复合光催扮装置之前的等离子油尘分离器分离出来。
但依如实际投料量及废气中可能抽排的量,和通过处置后可能残余为固体颗粒的量进行物料衡算,这部份的量应该是超级小的,可不能造成处置上的问题。
由于采纳“低温等离子+复合光催化”法为干法,没有污水等需要再处置的二次污染物,治理后有机废气的要紧产物要紧为CO2及H2O等,且不需要任何吸附物,不存
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