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废气方案
浙江亚太药业股份有限公司
年产500吨医药中间体项目
废气治理工程
设
计
方
案
浙江省环境保护科学设计研究院
ENVIRONMENTALSCIENCERESEARCHDESIGNINSTITUTEOFZHEJIANGPROVINCE
二○○六年七月
责任表
院长:
章晨(高工)
分管副院长:
陈德全(教授级高工)
分管副总工:
黄一南(教授级高工)
工程部主任:
韦彦斐(高工)
项目负责人:
邵振华(工程师)
工艺:
邵振华(工程师)
胡宁华(工程师)
土建:
唐颖栋(工程师)
俞亚平(高工)
电气:
滕永勤(工程师)
自控:
徐乔根(高工)
设备:
陆其明(高工)
审核:
顾震宇(高工)
审定:
陈德全(教授级高工)
1、总论
1.1项目由来
1.2设计依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》及其它相关环境保护法律、法规和规章;
(2)《建设项目环境保护管理条例》,中华人民共和国国务院令第253号,1998年11月29日;
(3)《关于环境保护若干问题的决定》,国务院国发(1996)31号文;
(4)浙江省环保局《建设项目环境保护管理条例》实施意见;
(5)GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》;
(6)业主提供的有关资料和介绍;
(7)有关设计规范与要求。
1.3编制原则
本方案遵循的基本指导思想如下:
(1)根据该公司的产品结构及生产废气特征,结合已有的工程实例,在确保尾气达标的前提下,尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺,达到功能可靠、经济合理、管理方便;
(2)污染调查结合企业介绍与实际勘察,尽可能真实反应企业污染状况,为工艺选择提供充分依据。
(3)处理工艺有针对性。
应根据企业的具体情况及发展规划,有针对性地提出综合整治技术路线,,有恶臭、有毒化学品防治优先考虑,分析其达标排放的可行性,减轻对大气环境的影响。
(4)清洁生产与末端治理相结合,以提高处理效果,降低运行成本,减轻企业负担。
(5)对企业现有废气处理设施进行分析,充分利用原有的废气处理装置和设施,降低企业的废气治理的投资。
(6)主要机电设备选用优质、低能耗的国产设备,设置必要的自控装置,尽最大可能地减少维修费用。
1.4工作内容
(1)查企业的产品及中间体种类、数量、生产工艺、设备、原辅料(包括各种有机溶剂)消耗、环保设施、储运及公用工程等情况,掌握企业工艺废气排放种类、数量、排放方式、排放规律、排放部位。
(2)编制废气治理方案,提供投资、运行费用等技术经济指标。
1.5排放标准
根据企业所处位置和当地环保管理部门的要求,执行二级标准,相应标准值列于下表。
表1-1大气污染物排放限值一览表
污染物
最高允许排放浓度(mg/m³)
最高允许排放速率(kg/h)
无组织排放监控浓度限值
排气筒(m)
二级
监控点
浓度(mg/m³)
甲醇
190
15
5.1
周界外浓度最高点
12
20
8.6
20
17
甲醛
25
15
0.26
周界外浓度最高点
0.20
20
0.43
三乙胺
工作场所有害因素职业接触限值(GBZ2-2002)
/
短时间接触容许浓度STEL
二氯甲烷
300
DMF
40
甲酸
20
丙酮
450
臭气浓度
/
15
2000(无量纲)
厂界标准
20
20
6000(无量纲)
2、污染物源强
2.1原料药车间废气
表2-1罗红霉素车间废气排放源强
污染物
排放量
kg/d
kg/h
甲醇
46.84
7.81
三乙胺
9.67
1.61
DMF
10.19
1.70
表2-2阿奇霉素车间废气排放源强
污染物
排放量
kg/d
kg/h
二氯甲烷
23.25
3.88
甲醇
35.5
5.92
丙酮
22.8
3.8
甲醛
0.31
0.05
甲酸
0.07
0.01
注:
废气污染物小时排放量,根据日排放量的小时平均值乘阵发性经验系数4;由于车间尚未建成,废气气量暂时根据经验估算,废气设计方案实施时,应根据实际生产情况测算;
2.2废水池恶臭废气
废水池恶臭废气主要来自于废水中各种有机物的挥发(VOC)、某些有机物生物分解后的产物。
废气气量可根据生化池设计的曝气池的曝气量和调节池废气收集面积估算。
预计废气气量约为6000m3/h。
3、企业废气污染物排放特征分析
3.1废气污染源分析
厂区车间在生产过程中产生一定的废气污染物,对周边大气环境造成一定污染,给周边居民生活造成一定影响。
综观公司情况,由于公司具备一定规模,产品品种众多,污染源也比较复杂,主要污染源包括:
(1)反应釜加料和合成放空时;
(2)冷凝器、储槽呼吸口放空时;
(3)离心机运行时;
(4)真空泵拉料时;
(5)干燥时。
3.2排放特点分析
根据调查情况,浙江亚太药业股份有限公司年产500吨医药中间体项目共有五个主要生产车间。
由于每个反应釜废气排放形式不尽相同,因此,在此不对每一反应釜的废气排放作出分析,而就全厂大气污染物排放特征进行归纳和汇总,具体如下:
(1)反应釜排气
呈间断性无组织排放,排放源强波动范围大。
主要污染物来自挥发性溶剂以及反应过程产生的挥发性物质。
一般反应釜排气经过冷凝后排放,冷凝介质大多为冷却水,少量为冷冻盐水。
对于低沸点、易挥发的化合物而言,尾气中的化合物浓度仍明显超标。
(2)溶剂回收过程冷凝尾气
即冷凝过程的不凝气,呈连续性无组织排放。
主要有挥发性溶剂的饱和蒸汽和其它低沸化合物。
一般排气量少,但浓度较高。
(3)抽真空过程产生的无组织排放。
在精细化工企业,抽真空过程主要用在物料的提取、输送、抽滤、减压反应或蒸馏过程,主要设备有为水冲泵。
无组织排放的废气发生于挥发性污染物被真空泵抽出并散发于空气中,形成污染。
污染物的逸出量跟其性质、真空度、温度等因素有关。
一般来说,在抽真空过程中低沸点、易挥发的化合物的无组织排放量较大。
(4)离心过程产生的无组织废气。
呈间断性面源无组织排放。
来自挥发性的化合物,包括溶剂、原料、反应副产物等。
(5)人工投料、卸料过程产生的无组织废气。
呈间断性面源无组织排放。
来自挥发性的化合物,包括溶剂、原料等。
归纳起来,被调查化工企业的大气污染源的排放特征如下:
大气污染源数量多,污染物成份复杂多变,排放浓度较高,VOCs基本上超标排放,多呈阵发性、无组织排放。
*详见废气污染物源强汇总表
3.3废气污染物控制重点分析
从第二章浙江嘉化集团股份有限公司精细化工生产线异地改建项目废气排放情况来看,该项目排放的废气污染物主要是有机废气,如:
甲醇、DMF、甲醛、二氯甲烷、甲酸、丙酮等。
上述各种污染物经过冷凝后大部分可被冷凝回收;但不凝尾气中污染物浓度仍超标,因此甲醇、DMF、甲醛、丙酮等水溶性较好的有机物应进一步采用水吸收法处理。
而有机气体中的二氯甲烷由于不溶于水,沸点低,不易冷凝,处理成本较高,是废气污染物控制的重点和难点。
3.4主要废气污染物物化性质
表3-1主要废气污染物物化性质表
序号
名称
沸点/℃
溶点/℃
备注
1
甲醇
64.65
-97.8
在常压室温下,甲醇为无色透明、易挥发、易燃烧、易爆、有毒的中性液体,极性较强,溶解性好,其与水及有机溶剂以任何比例互溶。
蒸汽与空气混合物爆炸极限6%-36.5%。
2
三乙胺
89.7
-114.7
有氨气味的无色易挥发液体。
溶于水和乙醇。
用于制橡胶硫化催化剂、湿润剂和杀菌剂等,也用作溶剂,并可用来合成四级铵化合物。
有碱性,与无机酸生成可溶的盐类。
3
甲醛
-19.5
-92
无色气体,有特殊的刺激气味,对人的眼鼻等有刺激作用。
易溶于水和乙醇。
用作农药和消毒剂,也用于制酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、乌洛托品、季戊四醇和染料等。
主要用于有机合成、医药、合成树脂、在石油钻井液和压裂液中作杀菌剂,在酸化液中作缓蚀剂,还用作饲料青贮添加剂。
液体的相对密度0.815(-20℃),用低温保存,并加入8-12%的甲醇防止聚合。
蒸气与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限7-73%(体积),着火温度约300℃。
通常把浓度为40%的甲醛水溶液成为福尔马林。
4
甲酸
100.8
8.6
无色而有刺激气味的液体。
溶于水、乙醇、乙醚和甘油。
酸性很强,有腐蚀性能,能刺激皮肤起泡,有还原性,易被氧化而成水和二氧化碳。
5
丙酮
56.5
-94.6
无色易挥发和易燃液体,有微香气味。
能与水、甲醇、乙醇、乙醚、氯仿、吡啶等混溶。
能溶解油脂肪、树脂和橡胶。
是制造醋酐、双丙酮醇、氯仿、碘仿、环氧树脂、聚异戊二烯橡胶、甲基丙烯酸甲酯等的重要原料。
在无烟火药、赛璐珞、醋酯纤维、喷漆等工业中作溶剂。
6
二氯乙烷
57.4
-96.9
无色液体,具有类似氯仿的气味。
蒸气压227mmHg/25℃,相对密度1.175/20℃/4℃,溶于丙酮,乙醇,乙醚等有机溶剂中,难溶于水。
7
DMF
153
-61
无色液体,有氨的气味。
能与水和大多数有机溶剂,以及许多无机液体混溶。
是非质子极性高介电常量的有机溶剂,由于溶解能力很强,被称为万能有机溶剂。
主要用作萃取乙炔和丙烯腈拉丝的溶剂。
在气液色谱分析中用作固定相。
4、废气处理工艺选择
4.1废气治理设计思路
从第二章的分析结果可以看到,企业每年进入大气的污染物量较大,单凭末端治理手段很难达到治理的要求,且耗费巨大。
因此,我们采取清洁生产、预处理(回收)、末端集中治理相结合的方式。
(1)加强全厂冷凝系统
由于该企业从污染源强来分析,突出的特点就是有机物料挥发特别多。
这部分源强如不加强冷凝措施,进入末端治理系统后会造成很大的负担,且难以治理。
(2)预处理与集中后处理结合
为了回收有用物质以及减少集中处理的负担,在废气集中后处理前,采用前处理是必要的,同时,为了能保证前处理后的尾气能达标排放,在前处理实施后,再加一道后处理设备,这样即对同类性质废气的尾气处理进行了适当归并,又可以实现达标排放。
(3)不同废气分类处理
针对公司具体情况,废气污染物总体处理原则为:
对于成分较为单一有回收利用经济价值的,尽量考虑冷凝和冷冻回收,提高公司经济效益;对部分气量较大的混合废气加冷凝器处理,削减强度,减轻末端治理压力;对其它水溶性废气和酸性、碱性废气,采用水或酸、碱液喷淋吸收处理;其余采用活性炭吸附处理。
4.2清洁生产措施
清洁生产是一种新的创造性的思想,该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中,以增加生态效率和减少人类及环境的风险。
对生产过程,要求节约原材料和能源,淘汰有毒原材料,减少降低所有废弃物的数量和毒性;产品,要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响;对服务,要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
企业应切实落实推广清洁生产审核制度。
鉴于清洁生产内涵十分丰富,限于篇幅,此处不再赘述。
就本方案,在这里我们结合几个产品车间实际生产情况作以下建议,力争在源头尽可能地控制废气污染物的排放,减轻末端治理的压力。
(1)进行原料替代的探索,减轻环境污染;
(2)对挥发性物料和溶剂,采用贮罐集中供料和贮存,减少搬运,投料等过程的物料损耗和废气污染物排放;
(3)将各车间真空抽料尽可能改为泵料方式,减少真空抽料时溶剂挥发造成的物料损耗和废气污染物排放;
(4)将原有敞口式离心机改为密闭式或半密闭式,同时接水盘也要密闭,减少挥发,离心母液池要求密封,尾气收集后处理;
(5)现有水冲泵水槽要加盖收集尾气进行处理;
(6)尽量采用密闭式干燥设备便于收集尾气进行处理;
(7)车间室内排污明沟改为暗沟。
4.2.1改变投料方式措施
根据生产工艺,可知许多物料都采用真空投料,物料损耗大,虽然企业在这方面采取了一些措施,比如采用冷凝器冷凝回收一部分损耗物料,但由于真空投料过程中物料或多或少的会进入大气和水中,为此,尽可能的将真空投料改为泵送物料,将可以减少原料损耗和废气污染物排放,减轻后续的处理费用。
4.2.2冷凝或冷冻回收
从企业污染源强来分析,排出的废气因气量大、有机物料挥发特别多,因此需设置冷凝措施。
冷凝回收作为清洁生产的一个重要内容,不仅可以给企业节省成本,同时也可以削减废气污染物源强,还可以降低废气温度从而提高末端废气处理能力。
4.3末端治理工艺
4.3.1各车间预处理
4.3.1.1阿奇霉素车间预处理
(一)含二氯甲烷废气预处理
(1)工艺流程
阿奇霉素车间生产过程产生的二氯甲烷废气经过废气收集系统收集后,先采用二级深冷的方法回收,回收后的尾气进入吸附装置进行处理,尾气送集中处理系统处理。
废气气量为3000m3/h。
废气进入活性炭吸附塔(2台,交替运行)吸附一定时间(设计为2天)后,进行蒸汽脱附,脱附气体经冷凝回收,冷凝后的废物尽量考虑综合利用的前提下(可进一步分离提纯,也可作燃料使用),余下的可作为危险废物处理;并定期(半年)对活性炭更新,更新后不能再用的活性炭交由其他单位或公司处置。
其工艺流程图见图4-1。
图4-1活性炭吸附处理系统图
(2)工艺流程说明
A、当活性炭吸附塔1吸附时,阀门1、2、6、8开启,其他阀门关闭;废气通过阀门1进入活性炭吸附塔1进行吸附;活性炭吸附塔1的尾气经引风机送入集中处理系统处理;
B、当活性炭吸附塔1吸附时,此时活性炭吸附塔2为脱附状态,阀门1、2、6、8开启,其他阀门关闭;采用水蒸汽对活性炭吸附塔2进行脱附,脱附后的气体经冷凝器冷凝回收,脱附后并采用空气对活性炭进行干燥处理,干燥处理时阀门1、2、4、9开启,其他阀门关闭;
C、当活性炭吸附塔1脱附时,此时活性炭吸附塔2为吸附状态,阀门3、4、5、7开启,其他阀门关闭;如同以上,采用水蒸汽对活性炭吸附塔1进行脱附,脱附后的气体经冷凝器冷凝回收,脱附后并采用热空气对活性炭进行干燥处理,干燥处理时阀门2、3、4、10开启,其他阀门关闭;废气通过阀门3进入活性炭吸附塔2进行吸附;活性炭吸附塔2的尾气送集中处理系统处理;
D、如此重复以上步骤,废气达到了连续的处理,并经适当的周期(半年)更换活性炭。
(3)设备安全运行体系
由于有机气体大都易燃易爆,对于有机废气的处理,安全是非常重要的。
在工艺设计过程中,考虑了以下几点安全措施:
温度的监控:
吸附是一个放热过程,因此,在连续吸附操时床层温度会升高;在脱附时,加热蒸汽如果不很好控制,也会使系统温度过高。
因此系统设置了床层温度控制报警装置(感温探头安装在活性炭层中间部位,从而准确感测炭层温度),控制脱附时蒸汽的供应量,如果炭层温度过高,系统便自动报警并自动切换到安全位置;同时启动降温装置,保证系统安全运行。
处理系统的密封。
由于整个处理系统始终是处在频繁的操作切换之中,系绕的密封问题就显得特别重要。
设计上采用了特殊结构的密封垫和气动控制风阀,保证系统的严密。
从而保证运行场所的安全。
处理系统的自动化。
整个处理系统的运行均采用PLC自动控制,—旦发生事故可自动处理并自动切换,实现无人值班,同时保证系统运行的绝对安全。
设备和管道设置接地系统,消除静电,并对室外装置设置避雷系统。
(二)其余可溶性废气预处理
其余混合废气主要指甲醇、甲醛、丙酮等无机气体和其他有机废气,废气经过酸碱两级吸收后,送末端集中处理。
设计气量2500m3/h。
其余混合废气去末端集中处理
图4-2车间其余可溶性废气预处理工艺流程图
(三)主要设备
(1)吸收塔
规格型号:
XS-2500
风量:
2500m3/h
外形尺寸:
Φ×H=1000mm×6000mm
塔体主材:
PP
主要设计参数:
空塔气速1.0m/s
数量:
2台
说明:
塔内含填料和高效除雾器
(2)循环水泵
型号:
IHF50-32-125
流量:
Q=12.5m3/h
扬程:
H=20m
功率:
N=2.2kw
数量:
3台,2开1备;
(3)引风机
型号:
BF4-72No.3.2A
风量:
1688~3517m3/h
风压:
1300~792Pa
功率:
2.2Kw
数量:
2台,1开1备
说明:
配防爆电机;
(4)系统风管及收集系统
包括连接管路及阀门,收集系统管路的安装及制作,其中原有收集系统视情况予以保留。
牵涉到生产设备改造的,由厂方自行实施。
4.3.1.2罗红霉素车间预处理
(一)可溶性气体预处理(甲醇和氯化氢)
红肟反应、接侧反应和精制提纯过程中产生的废气经过二级冷凝后尾气经收集系统收集后采用二级酸吸收法处理,尾气送集中处理处理。
其设计处理气量为3000m3/h。
其废气处理工艺流程图见图4-3。
废气去末端集中处理
图4-3可溶性气体废气预处理工艺流程图
(二)主要设备
(1)吸收塔
规格型号:
XS-3000
风量:
3000m3/h
外形尺寸:
Φ×H=1000mm×6000mm
塔体主材:
PP
主要设计参数:
空塔气速1.0m/s
数量:
2台
说明:
塔内含填料和高效除雾器
(2)循环水泵
型号:
IHF-65-50-125
流量:
Q=25m3/h
扬程:
H=20m
功率:
N=3kw
数量:
3台,2开1备;
(3)引风机
型号:
BF4-72No.3.2A
风量:
1688~3517m3/h
风压:
1300~792Pa
功率:
2.2Kw
数量:
2台,1开1备
说明:
配防爆电机;
(4)系统风管及收集系统
包括连接管路及阀门,收集系统管路的安装及制作,其中原有收集系统视情况予以保留。
牵涉到生产设备改造的,由厂方自行实施。
4.3.2集中处理
(一)工艺流程
为了使废气能够达标排放,经过以上各车间的废气预处理后与污水池废气汇合,由引风机送集中处理系统处理。
集中处理采用氧化、酸洗、碱洗三级吸收处理工艺。
其设计处理气量为1500m3/h。
其废气处理工艺流程图见图4-10。
车间预处理尾气达标排放
废水池废气
图4-4集中处理工艺流程图
(二)主要设备
(1)吸收塔
规格型号:
XS-3000
风量:
15000m3/h
外形尺寸:
Φ×H=2300mm×8000mm
塔体主材:
PP
主要设计参数:
空塔气速1.0m/s
数量:
2台
说明:
塔内含填料和高效除雾器
(2)循环水泵
型号:
IHF-100-80-125
流量:
Q=100m3/h
扬程:
H=25m
功率:
N=11kw
数量:
5台,3开2备;
(3)引风机
型号:
BF4-72No.7C
风量:
15000m3/h
风压:
1000Pa
功率:
7.5Kw
数量:
2台,1开1备
说明:
配防爆电机;
(4)系统风管及收集系统
包括连接管路及阀门,收集系统管路的安装及制作,其中原有收集系统视情况予以保留。
牵涉到生产设备改造的,由厂方自行实施。
4.3.3经济技术指标
4.3.3.1达标可行性分析
表4-1废气末端治理系统达标可行性分析
污染物
风量
(m3/h)
处理
设备
进口污染物量
kg/h
出口污染
物量
kg/h
去除率
%
出口浓度mg/m3
排放
参考标准
mg/m3
甲醇
阿奇霉素
2500
水吸收塔
5.92
1.18
80
107.3
190
水吸收塔
1.18
0.35
70
集中处理
0.35
0.25
30
罗红霉素
3000
酸吸收塔
7.81
1.6
80
酸吸收塔
1.6
0.48
70
集中处理
0.48
0.34
30
三乙胺
罗红霉素
3000
酸吸收塔
1.61
0.24
85
13.3
/
酸吸收塔
0.24
0.06
75
集中处理
0.06
0.04
40
DMF
罗红霉素
3000
酸吸收塔
1.70
0.26
85
13.3
40
酸吸收塔
0.26
0.06
75
集中处理
0.06
0.04
40
甲酸
阿奇霉素
2500
水吸收塔
0.01
0.005
50
1.4
20
水吸收塔
0.005
0.004
20
集中处理
0.004
0.0036
10
二氯甲烷
阿奇霉素
3000
吸附塔
3.88
0.194
95
52
300
集中处理
0.194
0.175
10
丙酮
阿奇霉素
2500
水吸收塔
3.8
0.57
85
54
450
水吸收塔
0.57
0.17
70
集中处理
0.17
0.14
20
甲醛
阿奇霉素
2500
水吸收塔
0.05
0.01
80
0.8
25
水吸收塔
0.01
0.003
70
集中处理
0.003
0.002
20
4.3.3.2投资费用
工程总投资约为250万左右。
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