您好,欢迎来到云企聚![服务商申请]关于我们首页

首页 > 商业资讯 > 废气处理方案

废气处理方案

来源:   发布时间:2018-07-09

江苏瑞邦农药厂有限公司年产1000吨磺酰脲类农药原药及1000吨副产品生产项目

 

 

 

 

 

 

 

 

江苏瑞邦农药厂有限公司

二O一一年 十月

 

 

 

项目名称:

江苏瑞邦农药厂有限公司年产1000吨磺酰脲类农药

原药及1000吨副产品生产项目废气方案


单位公章:


 

 

江苏省环科院环境科技有限责任公司

地址:南京市凤凰西街241号          邮政编码:210036

电话:025-86535607                  传真:025-86619260



目    录

 

1设计单位简介1

2项目背景2

3设计原则及标准3

3.1 设计依据3

3.2 设计原则3

3.3 污染物排放标准3

4废气治理方案设计5

4.1 拟建项目建设内容5

4.2 企业平面布置图5

4.3废气产污环节7

4.3.1烟嘧磺隆及钠盐废气污染物产生环节7

4.3.2苯磺隆原药废气污染物产生环节11

4.3.3苄嘧磺隆原药废气污染物产生环节15

4.3.4吡嘧磺隆原药废气污染物产生环节19

4.4 主要原辅材料理化特性23

4.5 废气治理方案设计28

4.5.1 光气治理方案设计31

4.5.1.1 光气治理工艺流程图31

4.5.1.2 净化效果分析31

4.5.1.3 主体净化设备规格参数33

4.5.2 合成尾气治理方案设计34

4.5.2.1 合成尾气治理工艺流程图34

4.5.2.2 设计风量选择34

4.5.2.3 净化效果分析35

4.5.2.4 主体设备参数设计36

4.5.3 烘房尾气治理方案设计38

4.5.3.1 烘房尾气治理工艺流程图38

4.5.3.2 设计方案说明38

4.5.3.3 设计风量的选择39

4.5.3.4 净化效果分析39

4.5.3.5 主体设备参数设计40

5设备投资费用45

6二次污染物产生情况分析48

7设备运行费用分析49

8、设备安装尺寸51

 

 

1设计单位简介

江苏省环科院环境科技有限责任公司是江苏省环境科学研究院全资公司,是江苏省环境保护厅直属的综合性环境科研机构,主要从事环境工程设计与总承包、环境科研、环境影响评价与环境规划、环保新产品开发等技术服务工作;持有国家环保部颁发的甲级环境影响评价证书、建设部颁发的甲级环境工程设计证书。

全院共有职工160人,其中研究员及研究员级高工8人、高工42人、工程师61人;博士17人、硕士43人、海外留学归国人员8人;国家注册环评工程师48人、国家清洁生产审计师20名。专业领域涉及环境规划与环境管理、环境科学、环境工程、湖泊环境、有机毒物控制与监测、生物技术等。

我院以环保应用技术研究为基础,积极参与市场竞争,立足江苏,为各行各业提供从环境工程设计与总包、工程咨询、环境科研、环境影响评价与规划、ISO14000认证咨询、清洁生产审计到环保产品开发等多方位的服务。我院已完成各类环境工程项目数百项,治理项目涉及废水、废气、固废及噪声处理等多项工程,在环境工程领域积累了丰富的实践经验。

近年来,在废气治理方面承担的南京龙翔液体化工储运码头有限公司装车台有机废气治理、南京亚格泰新能源有限公司有机废气治理、昆山因特电子喷涂废气治理等工程已验收完毕,同时正在开展的有南京化工园区、金坛经济开发区、苏州高新区、阜宁澳洋工业园、大丰港经济区华丰工业园等大型园区化工废气综合整治的调查及方案设计工作。


2项目背景

江苏瑞邦农药有限公司是江苏瑞邦农药厂的全资子公司,江苏瑞邦农药厂总厂于1980年10月成立于常州,目前下设两个厂区,一个是2005年成立于常州新北区江边化工园的瑞邦农化有限公司,一个是2006年成立于连云港的灌云瑞邦化工有限公司,是一家集农药原药合成、农药中间体合成、农药制剂生产等为一体的综合性农化企业,企业现已形成除草剂、杀虫剂、杀菌剂和植物生长调节剂等四大类农药品种。由于目前公司两个厂区的产能都已趋近于饱和,无法满足市场的需求,为此公司拟在南通市如东县沿海经济开发区高科技产业园征地200亩用新建厂房及相关生产线。截至目前,公司 “年产1000吨磺酰脲类农药原药及1000吨副产品生产项目”相关环评工作已经接近尾声,根据专家评审会意见,瑞邦农药厂需委托具有相应专项设计资质的单位,对本次环评项目中的废水、废气等污染防治措施进一步深化设计,同时将相关设计方案作为环评报告的附件一并提交给南通市环保局审核备案。为此江苏瑞邦农药厂有限公司委托我单位针对该公司生产过程中各工艺废气进行相关治理方案的设计。

 


3设计原则及标准

3.1 设计依据

(1)《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)

(2)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)

(3)《工业废气吸收净化装置》(HJ/T387-2007)

(4)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)

(5)江苏瑞邦农药厂有限公司《年产1000吨磺酰脲类农药原药及1000吨副产品项目环境影响报告书》

(6)江苏瑞邦农药厂有限公司《年产1000吨磺酰脲农药原药及1000吨副产品生产项目环境影响报告书》技术评审意见及相关修改清单

3.2 设计原则

本方案在设计过程中严格遵循以下设计原则:  

(1)严格执行国家有关环境保护的各项措施,确保各项废气指标达到国家和地方排放标准;

(2)采用成熟、安全、可靠的工艺和先进的设备,确保处理装置运行稳定、可靠;

(3)优化整个工艺设施布局合理,流程简单,占地面积小,尽量控制工程成本,达到以最少的投资实现最大的环境效益。

3.3 污染物排放标准

废气污染物排放标准见表3.3-1。


表3.3-1 废气污染物排放浓度标准

污染物

最高允许排放速率,kg/h

最高允许排放浓度mg/m3

无组织排放监控浓度限值mg/m3

标准来源

H=15m

H=25m

HCl

0.26

0.92

100

0.20(周界外)

GB16297-1996

颗粒物

3.5

14.45

120

1.0

甲醇

5.1

18.8

190

12

甲苯

3.1

11.6

40

2.4

二甲苯

1.0

3.8

70

1.2

光气

0.1

3.0

0.08

1,1-二氯乙烷

15.3

43.35

33

多介质环境目标值估算值

DMF

0.153

0.434

126

异氰酸正丁酯

0.979

2.774

6.75

二氯甲烷

0.984

2.789

81

氯甲酸乙酯

0.082

0.231

2.25

丙酮

4.08

11.56

261

三乙胺

0.714

2.023

20.7

乙醇

25.5

72.25

120

臭气浓度

2000(无量纲)

/

20(厂界)

GB14554-93

 


4废气治理方案设计

4.1 拟建项目建设内容

本次项目建设内容包括1个合成车间(包含四条生产线)、1个罐区、2个甲类仓库、2个堆场、1个公用工程楼以及1个污水处理站,用于干燥的车间不再单独建设,而是依托已批在建项目的甲类生产车间,在该甲类生产车间内配置相关干燥设备、集气管路、排气筒以及相关废气处理设施,用于合成车间各生产线产品和中间产物的烘干以及相关废气的收集。

拟建项目的产品方案见表4.1-1

表4.1-1   拟建项目产品方案

所在

车间

生产线名称

主要工艺流程

主要设备

合成车间

(75.3m×19.5m)

烟嘧磺隆原药及其钠盐生产线(合成部分)

酯化、缩合、蒸馏等

反应釜、蒸馏釜、真空泵、冷凝器、溶液槽、回收釜、盐酸贮槽、离心机、冷冻设备等

苯磺隆原药生产线(合成部分)

酯化、缩合、蒸馏等

反应釜、蒸馏釜、精制釜、真空泵、冷凝器、溶液槽、计量槽、回收釜、离心机、冷冻设备等

苄嘧磺隆原药生产线(合成部分)

酯化、缩合、蒸馏等

反应釜、蒸馏釜、真空泵、冷凝器、溶液槽、计量槽、回收釜、离心机、冷冻设备等

吡嘧磺隆原药生产线(合成部分)

酯化、缩合、蒸馏等

反应釜、蒸馏釜、真空泵、冷凝器、溶液槽、计量槽、回收釜、离心机、冷冻设备等

甲类生产车间(24.5m×67.6m)

烟嘧磺隆原药及其钠盐生产线(干燥部分)

干燥

烘箱干燥系统

苯磺隆原药生产线(干燥部分)

干燥

双锥干燥系统(N-甲基三嗪)

闪蒸干燥系统(苯磺隆成品)

苄嘧磺隆原药生产线(干燥部分)

干燥

闪蒸干燥系统

吡嘧磺隆原药生产线(干燥部分)

干燥

闪蒸干燥系统

 

4.2 企业平面布置图

企业平面布置图如图4.2-1。

 

表4.2-1 企业平面布置图

 

4.3废气产污环节

4.3.1烟嘧磺隆及钠盐废气污染物产生环节

①往反应釜中泵入丙酮、水,然后投加烟嘧磺胺,搅拌降温至0~3℃,接着往缩合釜中投加氯甲酸乙酯和氢氧化钠溶液,控制釜内的pH在10左右。保温反应2小时,反应结束后,提高釜内温度,蒸干丙酮,丙酮冷凝回收套用,同时产生不凝气G1-1

其中发生的酯化反应方程式为:

HCl  +  NaOH  =  NaCl  +  H2O

②往反应釜内加入水溶解反应物料,搅拌半小时,真空抽料至调酸釜,往调酸釜中加入盐酸,调pH至2,将物料输送至离心机,进行固液分离,离心过程中产生废气G1-2

③湿润物料送至烘箱烘干,即制得3-N,N-二甲酰胺甲酰基-2-烟磺胺基甲酸乙酯-吡啶(简称胺酯),同时产生烘干废气G1-3

④将甲苯打入反应釜,往釜中加入二甲氧基嘧啶胺和胺酯,关闭反应釜回流反应3个小时。其中反生的缩合反应方程式为:

    

⑤反应完毕后,将混合料液过至水洗釜,加入水进行水洗。水洗完毕后,将混合料液过至离心机,离心过程中产生废气G1-4,滤液先进入分层釜进行液相分离,有机层进入蒸馏釜进行甲苯回收,同时产生不凝气G1-5

⑥固态湿料送至烘箱烘干,即得烟嘧磺隆原药产品,同时产生烘干废气G1-6

⑦往制盐釜中投入有机溶剂甲醇,然后往釜中添加烟嘧磺隆原药(约80t/a直接作为产品出售或厂区内部加工再外售),待物料充分溶解后,一边搅拌一边加入甲醇钠,甲醇钠添加完毕后,继续搅拌2小时。

其中发生的制盐反应方程式为:

 

 

 

⑧搅拌完毕后,将混合料液过至离心机,产生离心废气G1-7,液相进入蒸馏釜进行甲醇回收套用,同时产生不凝气G1-8,固态湿料送至烘箱烘干,即得烟嘧磺隆钠盐成品,同时产生烘干废气G1-9

本生产线采用烘箱对湿料进行烘干,烘箱属于静态干燥设备,基本不产生农药粉尘。

本产品每批次的生产周期约为36小时,每批次生产250kg,4个反应釜同时生产,每年生产4000h,年产量100吨。

烟嘧磺隆及其钠盐生产线工艺流程的废气产污环节及污染物组成分别见图4.3-1和图4.3-2,相关废气污染物产生状况见表4.3-1。

 

图4.3-1 烟嘧磺隆废气产污环节图

 

图4.3-2 烟嘧磺隆钠盐废气产污环节图

 

表4.3-1  烟嘧磺隆及其钠盐废气污染物产生状况

污染源

编号

产生点

污染物名称

产生状况

速率kg/h

产生量t/a

烟嘧磺隆及其钠盐生产线

G1-1

冷凝

丙酮

0.033

0.1

G1-5

冷凝

甲苯

0.302

0.905

G1-8

冷凝

甲醇

0. 161

0.482

G1-2

离心

丙酮

0.004

0.002

氯化氢

0.024

0.012

氯甲酸乙酯

0.032

0.016

G1-4

离心

甲苯

0.036

0.018

乙醇

0.022

0.011

G1-7

离心

甲醇

0.116

0.058

胺酯、烟嘧磺隆及其钠盐湿料烘干

G1-3

干燥

丙酮

0.095

0.19

氯化氢

0.115

0.23

4.765

9.53

氯甲酸乙酯

0.163

0.326

G1-6

干燥

甲苯

1.64

3.279

乙醇

0.578

1.156

1.67

33.41

G1-9

干燥

甲醇

0.286

0.571

 

4.3.2苯磺隆原药废气污染物产生环节

苯磺隆原药生产过程包括N-甲基三嗪进行精制、酯化反应、邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯合成(中间产物B)、苯磺隆原药合成等过程,各生产工艺流程叙述如下:

①先往精制釜中投入有机溶剂二甲基甲酰胺(DMF),然后加入95%纯度的N-甲基三嗪,搅拌升温至155℃,保温溶解1小时后用泵将物料输送至离心机,进行固液分离(同时产生废气G2-1),母液进入蒸馏釜进行蒸馏回收套用,同时产生不凝气G2-2,固态湿料送至甲类生产车间的双锥干燥系统进行烘干,即可制得98%纯度的N-甲基三嗪,同时产生烘干废气G2-3

②往酯化反应釜中定量注入有机溶剂二甲苯、异氰酸正丁酯,然后计量加入甲磺胺和二(三氯甲基)碳酸酯,密闭搅拌,升温至110℃,定量滴入催化剂三乙胺,持续时间为2.5个小时,二(三氯甲基)碳酸酯在催化剂作用下发生光化反应,生成气态光气,光气与甲磺胺迅速发生酯化反应,生成邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酯(中间产物B)和氯化氢,催化剂滴加操作结束后,保温反应1个小时,反应过程中会产生废气G2-4,主要含有HCl、光气、二甲苯以及异氰酸正丁酯。

酯化反应:

副反应:

(1)二(三氯甲基)碳酸酯在三乙胺催化剂的诱导下,发生光化反应生成气态光气,绝大部分气态光气会立即与甲磺胺发生酯化反应,极少量光气会以气态形式残存在釜中,进入废气处理设施处理:

光化反应

297                         297

(2)催化剂三乙胺具有弱碱性,会与酯化反应生成的氯化氢发生合成反应,生成失去活性的催化剂盐类(离子化合物,结构类似于氯化铵)。具体反应如下:

(C2H5)3N  +   HCl         (C2H5)3NHCl

101        36.5            137.5

本副反应发生速度较慢,会消耗三乙胺,三乙胺随着时间的推移逐渐减少,因此反应过程需按一定速率缓慢滴入催化剂,最终催化剂在主反应全部终结的一段时间后,全部失活,生成催化剂盐类。

③加热反应釜,将釜内温度提高到150℃,蒸馏回收二甲苯与异氰酸正丁酯,同时产生不凝气G2-5。此时釜内主要成分是邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯(中间产物B)的混合料液,加入有机溶剂二氯甲烷,充分溶解。往合成反应釜中投入98%纯度的N-甲基三嗪,中间产物B的混合料液加至反应釜,升温回流反应2个小时,反应结束后,加热反应釜,蒸出二氯甲烷,送至冷凝器冷凝回收套用,同时产生不凝气G2-6

合成反应:

    ④二氯甲烷蒸尽后,往反应釜中加入有机溶剂甲醇,搅拌降温至0~5℃,然后用泵将料液输送至离心机进行固液分离,同时产生离心废气G2-7。液相进入蒸馏釜蒸馏,甲醇回收套用,同时产生不凝气G2-8,将固态湿料送至闪蒸烘干燥系统进行烘干,得苯磺隆原药,同时产生烘干废气G2-9

苯磺隆生产线中,采用双锥系统对N-甲基三嗪进行烘干,因设备设有尾气过滤器,故尾气夹带的粉尘量很低;而苯磺隆原药干燥过程采用闪蒸干燥,因此该干燥过程中产生的废气会含有一定量的农药粉尘。

本产品每批次的生产周期约为36小时,每批次产量250kg,12个反应釜同时生产,每年生产5670h,年产量为400吨。

苯磺隆生产线工艺流程的废气产污环节及污染物组成见图4.3-3,相关废气污染物产生状况见表4.3-2。

图4.3-3 苯磺隆废气产污环节图

表4.3.-2  苯磺隆废气污染物产生状况

污染源

编号

产生点

污染物名称

产生状况

速率kg/h

产生量t/a


苯磺隆生产线

G2-2

冷凝

DMF

0.233

0.7


G2-4

酯化

二甲苯

0.206

0.99


异氰酸正丁酯

0.041

0.198


光气

0.353

1.696


氯化氢

19.4

93.11


G2-1

离心

DMF

0.017

0.017


G2-7

离心

二甲苯

0.015

0.015


异氰酸正丁酯

0.003

0.003


甲醇

0.09

0.09


二氯甲烷

0.006

0.006


DMF

0.002

0.002


G2-5

冷凝

二甲苯

0.67

3.762


异氰酸正丁酯

0.13

0.752


G2-6

冷凝

二氯甲烷

0.396

1.584


G2-8

冷凝

甲醇

0.8

3.21


N-甲基三嗪及苯磺隆湿料烘干

G2-3

干燥

DMF

7.5

15


G2-9

干燥

甲醇

0.297

0.89


二氯甲烷

2.05

6.15


二甲苯

0.15

0.45


异氰酸正丁酯

0.03

0.09


粉尘

0.038

0.115


 

4.3.3苄嘧磺隆原药废气污染物产生环节

苄嘧磺隆生产工艺过程主要为二(三氯甲基)碳酸酯与苄嘧磺胺酯化反应制得邻甲酸甲酯苄磺基异氰酸酯(中间产物C),再将中间产物C与二甲氧基嘧啶胺进行合成反应生成苄嘧磺隆原药。具体工艺过程如下:

①先往酯化釜中加入二甲苯、异氰酸正丁酯,然后加入苄嘧磺胺和二(三氯甲基)碳酸酯,密闭搅拌,升温至105℃,缓慢滴入催化剂三乙胺,反应生成邻甲酸甲酯苄磺基异氰酸酯(中间产物D)和氯化氢,催化剂滴加操作结束后,继续保温反应1个小时,反应过程中会产生废气G3-1:HCl、光气、二甲苯以及异氰酸正丁酯,具体反应机理如下:

酯化反应

副反应:

(1)二(三氯甲基)碳酸酯在三乙胺催化剂的诱导下,发生光化反应生成气态光气,极少量光气会残存在釜中,进入废气处理设施处理:

光化反应

       297                     297

(2)催化剂三乙胺具有弱碱性,会与酯化反应生成的氯化氢发生合成反应,生成失去活性的催化剂盐类,具体反应如下:

(C2H5)3N  +   HCl         (C2H5)3NHCl

  101        36.5          137.5

本副反应发生速度较慢,会消耗三乙胺,三乙胺随着时间的推移逐渐减少,因此反应过程需按一定速率缓慢滴入催化剂三乙胺。

②加热反应釜,将釜内温度提高到150℃,蒸馏回收二甲苯与异氰酸正丁酯,同时产生不凝气G3-2,此时釜内即为主要成分是邻甲酸甲酯苄磺基异氰酸酯(中间产物C)的混合料液,降温至40℃,加入有机溶剂1,1-二氯乙烷,充分溶解。

③往合成反应釜中预先投入二甲氧基嘧啶胺,将上述的含中间产物C的混合料液过至反应釜,升温至80℃,回流反应2个小时,经合成反应生成苄嘧磺隆原药。

合成反应

    ④搅拌降温至30℃以下,然后用泵将料液输送至离心机进行过滤分离,离心过程产生废气G3-3。液相进入蒸馏釜蒸馏,1,1-二氯乙烷回收套用,同时产生不凝气G3-4。固态湿料送至闪蒸烘干燥系统进行烘干,即得规格≥95%纯度的苄嘧磺隆原药,同时产生烘干废气G3-5

本生产线干燥使用的设备为闪蒸干燥系统,属于动态干燥设备,因此烘干废气中会含有一定量的农药粉尘。

本产品每批次的生产周期约为24小时,每批次生产300kg,5个反应釜同时生产,每年生产4810h,年产量300吨。

苄嘧磺隆产品生产线工艺流程的废气产污环节及污染物组成见图4.3-4,相关废气污染物产生状况见表4.3-3。

 

 

图4.3-4 苄嘧磺隆废气产污环节图

 

表4.3.-3  苄嘧磺隆废气污染物产生状况

污染源

编号

产生点

污染物名称

产生状况

速率kg/h

产生量t/a

苄嘧磺隆生产线

G3-1

酯化

二甲苯

0.248

1.188

异氰酸正丁酯

0.062

0.297

光气

0.369

1.77

氯化氢

12.65

60.72

G3-3

离心

二甲苯

0.009

0.009

异氰酸正丁酯

0.002

0.002

1,1-二氯乙烷

0.08

0.08

G3-2

冷凝

二甲苯

0.445

2.138

异氰酸正丁酯

0.063

0.3

G3-4

冷凝

1,1-二氯乙烷

0.078

0.235

苄嘧磺隆湿料烘干

G3-5

干燥

1,1-二氯乙烷

3.72

6.7

二甲苯

0.048

0.085

异氰酸正丁酯

0.012

0.021

粉尘

0.048

0.087

 

4.3.4吡嘧磺隆原药废气污染物产生环节

吡嘧磺隆生产工艺过程主要通过吡嘧磺胺和二(三氯甲基)碳酸酯为原料,通过酯化反应制得3-甲酸甲酯N-甲基吡唑磺基异氰酸酯(中间产物D),再将中间产物D与二甲氧基嘧啶胺反应制得吡嘧磺隆原药。具体工艺过程如下:

①先往酯化反应釜中加入二甲苯、异氰酸正丁酯,然后加入吡嘧磺胺和二(三氯甲基)碳酸酯,升温至110℃,缓慢滴入催化剂三乙胺,持续时间为2.5个小时,发生酯化反应生成3-甲酸甲酯N-甲基吡唑磺基异氰酸酯(中间产物D)和氯化氢,催化剂滴加操作结束后,继续保温反应1个小时,反应过程中会产生废气G4-1:HCl、光气、二甲苯以及异氰酸正丁酯。反应机理如下:

酯化反应:

副反应:

(1)二(三氯甲基)碳酸酯在三乙胺催化剂的诱导下,发生光化反应生成气态光气,绝大部分气态光气会立即与吡嘧磺胺发生酯化反应,极少量光气会以气态形式残存在釜中,进入废气处理设施处理:

光化反应

297                         297

 

(2),催化剂三乙胺具有弱碱性,会与酯化反应生成的氯化氢发生合成反应,生成失去活性的催化剂盐类(离子化合物,结构类似于氯化铵)。具体反应如下:

(C2H5)3N  +   HCl         (C2H5)3NHCl

101        36.5            137.5

本副反应发生速度较慢,会消耗三乙胺,三乙胺随着时间的推移逐渐减少,因此反应过程需按一定速率缓慢滴入催化剂。

②加热反应釜,将釜内温度提高到150℃,蒸馏回收二甲苯与异氰酸正丁酯,同时产生不凝气G4-2,此时釜内主要成分为中间产物D的混合料液,降温至40℃,加入有机溶剂甲苯,搅拌8分钟,充分溶解。

③往合成反应釜中投入二甲氧基嘧啶胺,将中间产物D的混合料液加至反应釜,升温回流反应3个小时,经合成反应生成吡嘧磺隆原药。具体反应机理如下:

合成反应:

    ④搅拌降温至30℃以下,然后用泵将料液输送至离心机进行过滤分离,离心过程产生废气G4-3。液相进入蒸馏釜蒸馏,甲苯回收套用,同时产生不凝气G4-4。固相送至闪蒸烘干燥系统进行烘干,即得95%纯度的吡嘧磺隆原药,同时产生烘干废气G4-5

本生产线干燥使用的设备为闪蒸干燥系统,属于动态干燥设备,因此烘干废气中会含有一定量的农药粉尘。

本产品每批次的生产周期约为24小时,每批次生产280kg,5个反应釜同时生产,每年生产3460h,年产量200吨。

该工段废气产污环节、污染物种类见图4.4-5,污染物产生现状见表4.4-4。

图4.3-5  吡嘧磺隆废气产污环节图


表4.3.-4  吡嘧磺隆废气污染物产生状况

污染源

编号

产生点

污染物名称

产生状况

速率kg/h

产生量t/a

吡嘧磺隆生产线

G4-1

酯化

二甲苯

2.64

3.168

异氰酸正丁酯

0.66

0.792

光气

0.685

0.822

氯化氢

31.48

37.77

G4-3

离心

二甲苯

0.004

0.004

异氰酸正丁酯

0.001

0.001

甲苯

0.05

0.05

G4-2

冷凝

二甲苯

0.238

0.95

异氰酸正丁酯

0.06

0.238

G4-4

冷凝

甲苯

0.575

2.3

吡嘧磺隆湿料烘干

G4-5

干燥

甲苯

5.99

8.99

二甲苯

0.051

0.076

异氰酸正丁酯

0.013

0.019

粉尘

0.039

0.059

 

4.4 主要原辅材料理化特性

表4.4-1 主要原辅料理化性质

名称

分子式及

分子量

理化性质

毒理毒性

氯甲酸乙酯

C3H5ClO2

108.53

无色液体,有刺激性气味。熔点-80.6℃,沸点94℃,闪点16℃,饱和蒸气压7.06kPa/20℃,相对密度(水=1) 1.14,不溶于水,溶于苯、氯仿、乙醚等多数有机溶剂。

急性毒性:本品剧毒,LD5050mg/kg(大鼠经口);LC50646mg/m3,1小时(大鼠吸入);人经口50mg/kg最小致死浓度。

盐酸

HCl

36.5

无色或微黄色发烟液体,有刺鼻的酸味。熔点(℃):-114.8(纯),沸点(℃):108.6(20%),相对密度(水=1):1.20,相对蒸气密度(空气=1):1.26,饱和蒸气压(kPa):30.66(21℃),与水混溶,溶于碱液。

无资料

氯化氢

HCl

36.46

无色有刺激性气味的气体,熔点:-114.2℃,沸点:-85.0℃,蒸汽压:4225.6kPa/20℃,相对密度(水):1.19,相对密度(空气):1.27,易溶于水,稳定。

急性毒性:LD50400mg/kg(兔经口);LC504600mg/m3,1小时(大鼠吸入)

甲醇

CH3OH

32

无色液体,熔点-97.8℃,沸点64.5℃,闪点12.22℃,饱和蒸气压13.33kPa(21.2℃),相对密度(水=1)0.79,与水混溶,可混溶于醚、氯仿、甘油等多数有机溶剂。

LD50:5628 mg/kg(大鼠经口);15800mg/kg(兔经皮),LC50:83776mg/m3,4小时(大鼠吸入)

三乙胺

C6H15N

101.19

无色油状液体,有强烈氨臭,沸点:89.5℃,蒸汽压:8.80kPa/20℃,相对密度(水):0.7,相对密度(空气):3.48,微溶于水,溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。

毒性:属低毒类。
急性毒性:LD50460mg/kg(大鼠经口)。

1,1-二氯乙烷

CH3CHCl2

98.97

无色带有醚味的油状液体,熔点:-96.7℃,沸点:57.3℃,蒸汽压:15.33kPa/10℃,闪点:-10℃,相对密度(水):1.17,相对密度(空气):3.42,溶于多数有机溶剂,稳定。

属低毒类。

急性毒性:LD50725mg/kg(大鼠经口);LC5017300ppm,2小时(小鼠吸入);16000ppm,8小时(大鼠吸入)

甲苯

C7H8

92.14

无色透明液体,有类似苯的芳香气味。熔点:-94.4℃,沸点:110.6℃,相对密度(水=1):0.87,饱和蒸汽压:4.89kPa(30℃),闪点:4℃,不溶于水,溶于醇、醚等多数有机溶剂。

LD50:5000mg/kg(大鼠经口);12124mg/kg(兔经皮)
LC50:20003mg/m3,8小时(小鼠吸入)

甲醇钠

CH3ONa

54.02

外观与性状:白色无定形易流动粉末,无臭。沸点:>450℃,相对密度(水=1):1.3,闪点:11℃,溶于甲醇、乙醇。

无资料

二甲氧基嘧啶胺

C6H9N3O2

155

白色晶体或白色结晶粉末。熔点:95.5℃,不溶于水,溶于甲苯、二甲苯、二氯甲烷等有机溶剂。

无资料

N-甲基三嗪

C6H10N4O

154

淡黄色或土黄色结晶粉末。熔点:162~166℃,沸点:304.9℃。

无资料

甲磺胺

C8H9NO4S

215.22

白色或浅黄色结晶。熔点:124~126℃,沸点401.4℃,闪点196.6℃,相对密度(水=1):,1.377,饱和蒸汽压:

1.59kPa/20℃,溶于水、醇。

无资料

苄嘧磺胺

C9H11NSO4

229

白色至白色结晶,熔点185-188度。易溶于丙酮、乙腈、甲苯、不溶于水。

无资料

吡嘧磺胺

C7H11N3SO4

233

晶体,熔点181~182℃,相对密度(d20)1.44,蒸气压0.0147mPa(20℃)。溶解性(20℃):水14.5mg/l,丙酮31.7g/l,氯仿234g/l,己烷0.2g/l,甲醇0.7g/l。稳定性:50℃条件下可稳定性0.5年,对光稳定。

无资料

DMF(二甲基甲酰胺)

C3H7NO

73

无色液体,有微弱的特殊臭味。相对密度(水=1)0.94,熔点-61℃,沸点152.8℃,饱和蒸汽压3.46kPa(60℃)。闪点58℃,与水混溶,可混溶于多数有机溶剂。

LD50:2800mg/kg(大鼠经口);4720mg/kg(兔经口)

LC50:9400mg/m3,2小时(小鼠吸入)

二氯甲烷

CH2Cl2

84.94

无色透明液体,有芳香气味。熔点:-96.7℃,沸点:39.8℃,相对密度(水=1)1.07;相对密度(水=1)1.33,饱和蒸气压(kPa):30.55kPa(10℃); 闪点:无资料。微溶于水,溶于乙醇、乙醚。

LD50:1600~2000mg/kg(大鼠经口)

LC50:88000mg/m3,1/2小时(大鼠吸入)

二(三氯甲基)碳酸酯

C3Cl6O3

297

白色结晶固体,有类似光气的气味。熔点:78-81℃/纯品  沸点:203-206℃。相对密度(水=1)1.78(纯品)。不溶于水,能溶于乙醚、THF、苯、环己烷、氯仿、四氯化碳、1,2-二氯乙烷等有机溶剂。

LD50:3200mg·min/m3

LC50:1400mg/m3(大鼠吸入)

异氰酸正丁酯

C5H9NO

99.13

无色液体,比重2.532。熔点<-70℃,沸点115℃ ,饱和蒸气压:10.6mmHg/20℃,闪点:17℃,相对密度(水=1)0.88,溶于丙酮,苯等多数有机溶剂,受热或遇水易发生聚合反应,流速过快容易产生和积聚静电。

LD50:150mg/kg(小鼠经口)

LD50:600mg/kg(大鼠经口)

二甲苯

C8H10

106.2

无色透明液体,有类似甲苯的气味。熔点(℃):-25.2℃,沸点(℃):144.4℃,相对密度(水=1):0.86,饱和蒸气压(kPa):1.33kPa(32℃),闪点:25℃,不溶于水,溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。

LD50:4300mg/kg(大鼠经口)

烟嘧磺胺

C8H11N3O3S

229

白色结晶粉末。熔点:74℃,易溶于甲醇、乙醇、二氯乙烷等有机溶剂,不溶于水、苯、甲苯。

LD50:>5000mg/kg(大鼠经口)

丙酮

C3H6O

58.08

无色液体。有令人愉快的气味,易挥发,能与水、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、氯仿乙醚及大多数油类混溶,相对密度 (d2525)0.788,熔点-94℃,沸点56.5℃。折光率 (n20D)1.3591。闪点-20℃。易燃。

LD50:5800mg/kg(大鼠经口); 20000mg/kg(兔经皮)

3-N,N-二甲酰胺甲酰基-2-烟磺胺基甲酸乙酯-吡啶

C11H15SN3O5

301

无资料

无资料

邻甲氧基羰基苯磺酰基异氰酸酯(中间产物B)

C9H7SNO5

241

本品为琥珀色油状液体,有刺激性,易水解。沸点136~140℃/0.133 kPa,溶于甲苯、二甲苯等溶剂.

无资料

邻甲酸甲酯苄磺基异氰酸酯(中间产物C)

C10H9SNO5

255

无资料

无资料

3-甲酸甲酯N-甲基吡唑磺基异氰酸酯(中间产物D)

C8H9SN3O5

259

无资料

无资料

光气

CCl2O

99

无色或略黄气体。有刺激性气味,微溶于水,溶于芳烃、四氯化碳、氯仿等有机溶剂,相对密度 (空气)3.5,熔点-127.84℃,沸点7.48℃。

急性毒性:LC501400mg/m3,1/2小时(大鼠吸入);人吸入3200mg/m3,致死;人吸入25ppm×30分钟,最小致死浓度

亚急性和慢性毒性:动物吸入0.0008mg/L,5小时 (5天),40%出现肺气肿。

烟嘧磺隆

C15H18N6O6S

410

无色晶体,熔点172-173℃,易溶于水、二氯甲烷,也溶于其他大部分有机溶剂。

LD50:>5000mg/kg(大鼠经口)

烟嘧磺隆钠盐

C15H17N6O6SNa

432

无色晶体,熔点:30.5℃,沸点:220℃,蒸汽压:2.67kPa/109℃,闪点:112℃,相对密度(水):1.05,溶于水、醇、甲苯,微溶于氯仿、乙酸。

急性毒性:LD5060.8mg/kg(大鼠经口);18.6mg/kg(小鼠经口);LD50200~300mg/m3,2小时(大鼠吸入)

苯磺隆

C15H17N5O6S

395

白色无臭固体,熔点:141℃,易溶于水、丙酮和乙腈。

LD50:5000mg/kg(大鼠经口)

苄嘧磺隆

C16H18N4O7S

410

白色无臭固体,熔点:185-188℃,饱和蒸汽压:1.733×10-3Pa(20℃),溶于水,极易溶于二氯甲烷、乙腈。

LD50:5000mg/kg(大鼠经口)

吡嘧磺隆

C14H18N6O7S

414

灰白色晶体,熔点:181-182℃,饱和蒸气压:1.47×10-5Pa(20℃),溶于水,极易溶于氯仿、丙酮。

LD50:>5000mg/kg(大鼠经口)

 

 

表4.4-2产品理化性质及主要用途

产品名称及分子式

理化性质

产品毒性

产品主要用途

烟嘧磺隆

C15H18N6O6S

熔点172-173℃。易溶于水。溶解度18g/kg在丙酮,乙醇4.5g/kg。

 

低毒、水生生物:LC50(96小时)兰鳃太阳鱼和虹鳟鱼>1000mg/L;  蜜蜂:LD50(接触)>20μg/蜂,LC50(48小时,膳食)>1000ppm,无作用剂量500ppm;天敌:LD50北美鹑>2250mg/kg膳食,LC50野鸭和北美鹑>5620ppm,LC50(14天)蚯蚓>1000mg/kg。

是内吸性除草剂,可为杂草茎叶和根部吸收,随后在植物体内传导,造成敏感植物生长停滞、茎叶褪绿、逐渐枯死,一般情况下20-25天死亡,但在气温较低的情况下对某些多年生杂草需较长的时间。在芽后4叶期以前施药药效好,苗大时施药药效下降。该药具有芽前除草活性,但活性较芽后低。适用作物:玉米。防除对象:可以防除一年生和多年生禾本科杂草、部分阔叶杂草。试验表明,对药敏感性强的杂草有椑草、狗尾草、野燕麦、反枝苋;敏感性中等的杂草有本氏蓼、律草、马齿苋、鸭舌草、苍耳和苘麻、莎草;敏感性较差的杂草主要有藜、龙葵、鸭趾草、地肤和鼬瓣花。

烟嘧磺隆钠盐

C5H12NNaO6S4

无色晶体,熔点:30.5℃,沸点:220℃,蒸汽压:2.67kPa/109℃,闪点:112℃,相对密度(水):1.05,溶于水、醇、甲苯,微溶于氯仿、乙酸。

低毒,LD5060.8mg/kg(大鼠经口);18.6mg/kg(小鼠经口);LD50200~300mg/m3,2小时(大鼠吸入)

农药效果与烟嘧磺隆原药基本相似,但水溶性更好。

苯磺隆

C15H17N5O6S

本品为白色固体。m.p.141℃,蒸气压0.036×10-3Pa(25℃)。在pH值4、pH值5、pH值6时,在水中的溶解度分别为28mg/L、50mg/L、280mg/L;在有机溶剂中溶解度为:丙酮43.8mg/L、乙腈54.2mg/L、四氯化碳3.12mg/L、乙酸乙酯17.5mg/L、己烷0.028mg/L。分配系数(正辛醇/水)0.36(pH=7)。常温贮存稳定,对光稳定,在45℃时水解,pH值8~10稳定,但在pH<7或>12时迅速水解。土壤中半衰期1~7d。

低毒,雌、雄大鼠急性经口LD50>5000mg/kg;大鼠急性经皮LD50>5000mg/kg,兔>2000mg/kg;大鼠急性吸入LC50>5mg/L(4h)。对眼睛有轻度刺激性,但24h症状消失;对皮肤无刺激反应;对豚鼠皮肤无过敏性。微核试验表明,苯磺隆对体细胞无致突变效应;睾丸染色体畸变试验表明,苯磺隆对生殖细胞无遗传毒效应;未发现大鼠致畸。虹鳟鱼LC50>1000mg/L(96h),水蚤LC50720mg/L(48h)。鹌鹑急性经口LD50>2250mg/kg。蜜蜂LD50>0.1mg/只,蚯蚓LC50>1200mg/kg土壤。

是一种选择性内吸传导性除草剂,可为植物的根、叶吸收,并在体内传导。抑制芽鞘和根生长,敏感的杂草吸收药剂后立即停止生长,1—3周后死亡。在土壤中的残效期60天左右。适用作物:小麦。防除对象:一年生阔叶杂草,对播娘蒿、荠菜、碎米荠菜、麦家公、藜、反枝苋等效果较好,对地肤、繁缕、蓼、猪殃殃等也有一定的防除效果。对田蓟、卷茎蓼、田旋花、泽漆、野燕麦、雀麦等效果不显著。

苄嘧磺隆

C16H18N4O7S

纯品为白色无臭固体,m.p.185~188℃,蒸气压1.733×10-3Pa(20℃)。溶解度为:二氯甲烷11720mg/L,乙腈5380mg/L,二甲苯280mg/L,乙酸乙酯1660mg/L,丙酮1380mg/L,甲醇990mg/L,己烷3.1mg/L,水1200mg/L。分配系数为4.1。在微碱性(pH=8)水溶液中稳定,在酸性溶液中缓慢分解。pH值5时半衰期11d,pH值7时为143d。原药略带浅黄色。

低毒,大鼠急性经口LD50为5000mg/kg,小鼠>10985mg/kg。家兔急性经皮LD50>2000mg/kg。对眼无刺激。大鼠慢性经口无作用剂量为750mg/kg。动物试验未见致畸、致癌、致突变作用。鲤鱼LC50>1000mg/L(48h),野鸭急性经口LD50>2150mg/kg。

是选择性内吸传导型除草剂。药剂在水中迅速扩散,经杂草根部和叶片吸收后转移到其它部位,阻碍支链氨基酸生物合成。敏感杂草生长机能受阻、幼嫩组织过早发黄,抑制叶部、根部生长。能有效防治稻田1年生及多年生阔叶杂草和莎草,能被杂草根、叶吸收并传到其他部位。对水稻安全,使用方法灵活。适用于稻田防除1年生及多年生阔叶杂草和莎草,在作物芽后,杂草芽前及芽后施药,对鸭舌草、眼子菜、节节菜等及莎科杂草(牛毛草、异型莎草、水莎草等)效果良好。

吡嘧磺隆

C12H14N6O7S

吡嘧磺隆原药为白色至黄色固体,熔点181~182℃,相对密度1.44,蒸汽压为0.014mPa(20℃)。溶解度(20℃):水0.0145g/L,甲醇0.7g/L,正已烷0.2g/L,三氯甲烷234.4g/L,丙酮31.7g/L。在pH7时稳定,对光稳定,在酸或碱性介质中不稳定。

 

低毒,原药对大、小鼠急性经口LD50>4500mg/kg,大鼠急性经皮LD50>5000mg/kg,小鼠急性经皮LD50>1000mg/kg。对兔皮肤和眼睛无刺激作用,对豚鼠无皮肤过敏。大鼠急性吸入LC50(4h)>3.9mg/L空气。鹌鹁急性经口LD50>2250mg/kg。鱼毒LD50(48h):鲤鱼>10mg/L、虹鳟鱼>40mg/L。水蚤LD5040mg/L。蜜蜂LD50>0.1mg/蜜蜂。对动物无致敏性,无致突变、致畸和致癌作用。

吡嘧磺隆广泛用于移栽或直播水稻田,可有效防除泽泻、异型莎草、水莎草、萤蔺、母草,鸭舌草、水芹、节节菜、瓜皮草、慈姑,眼子菜、青萍、紫萍、稗草等阔叶杂草和莎草。芽前或芽后处理,防效都很高,对所有水稻品种均安全。有效剂量为10~50g(a.i)/ha,主要剂型10%可湿性粉剂。

 

4.5 废气治理方案设计

本项目生产过程主要集中于合成车间,产品烘干集中于甲类车间,因此可以根据污染物的不同理化性质,按照车间位置的不同予以统一规划建设。废气污染物净化治理工艺如下:

项目生产过程中的废气主要为酯化反应时产生的合成废气(包括酯化反应产生的氯化氢、光气和易挥发的有机溶剂等)、蒸馏的冷凝过程产生的少量不凝气、离心废气和干燥过程产生的废气,废气污染物主要有甲苯、二甲苯、异氰酸正丁酯、二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、甲醇、二氯乙烷、二氯甲烷、丙酮等;针对合成废气含有的少量光气,方案拟采用“一级降膜水吸收+两级热水催化破光吸收+两级降膜水吸收+一级填料塔碱液吸收”来处理;针对反应釜、冷凝器及真空泵、离心机等不凝气,考虑到其具有浓度高、流量低的特点,方案拟采用一级碱液吸收+一级水吸收+一级活性炭吸附,对废气中有机物进行净化吸收;烘干废气成分为甲苯、二甲苯、异氰酸正丁酯、二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、甲醇、二氯乙烷、二氯甲烷、丙酮、粉尘,针对其有机组分含量高、温度高、且含有大量的粉尘等特点,方案拟采用“两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附”对烘干废气进行处理,废气中的部分有污染组分能够被喷淋下来的水以截留、吸附等方式有效净化,最后的二级活性炭吸附能够对有机组分进行高效的吸附截留,从而使烘干废气得到有效处理。

车间内各废气点收集、净化情况详见表4.5-1和图4.5-1。

 

表4.5-1 各废气点收集及净化状况

污染源

编号

产生点

废气量Nm3/h

污染物名称

治理措施

烟嘧磺隆及其钠盐生产线

G1-1

冷凝

100

丙酮

一级碱洗塔喷淋吸收+一级水洗塔喷淋吸收+一级活性炭吸附

G1-5

冷凝

200

甲苯

G1-8

冷凝

100

甲醇

G1-2

离心

100

丙酮

氯化氢

氯甲酸乙酯

G1-4

离心

100

甲苯

乙醇

G1-7

离心

100

甲醇

苯磺隆生产线

G2-2

冷凝

200

DMF

G2-4

酯化

200

二甲苯

两级降膜水吸收+两级热水催化破光吸收+一级降膜水吸收+一级填料塔碱吸收

异氰酸正丁酯

光气

氯化氢

G2-1

离心

100

DMF

一级碱洗塔喷淋吸收+一级水洗塔喷淋吸收+一级活性炭吸附

G2-7

离心

100

二甲苯

异氰酸正丁酯

甲醇

二氯甲烷

DMF

G2-5

冷凝

200

二甲苯

一级碱洗塔喷淋吸收+一级水洗塔喷淋吸收+一级活性炭吸附

异氰酸正丁酯

G2-6

冷凝

200

二氯甲烷

G2-8

冷凝

200

甲醇

苄嘧磺隆生产线

G3-1

酯化

200

二甲苯

两级降膜水吸收+两级热水催化破光吸收+一级降膜水吸收+一级填料塔碱吸收

异氰酸正丁酯

光气

氯化氢

G3-3

离心

100

二甲苯

一级碱洗塔喷淋吸收+一级水洗塔喷淋吸收+一级活性炭吸附

异氰酸正丁酯

1,1-二氯乙烷

G3-2

冷凝

200

二甲苯

异氰酸正丁酯

G3-4

冷凝

200

1,1-二氯乙烷

吡嘧磺隆生产线

G4-1

酯化

200

二甲苯

两级降膜水吸收+两级热水催化破光吸收+一级降膜水吸收+一级填料塔碱吸收

异氰酸正丁酯

光气

氯化氢

G4-3

离心

200

二甲苯

一级碱洗塔喷淋吸收+一级水洗塔喷淋吸收+一级活性炭吸附

异氰酸正丁酯

甲苯

G4-2

冷凝

200

二甲苯

异氰酸正丁酯

G4-4

冷凝

200

甲苯

胺酯烘干

G1-3

烘箱干燥

500

丙酮

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

氯化氢

氯甲酸乙酯

烟嘧磺隆烘干

G1-6

烘箱干燥

500

甲苯

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

乙醇

钠盐湿料烘干

G1-9

烘箱干燥

500

甲醇

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

N-甲基三嗪烘干

G2-3

双锥干燥

500

DMF

两级填料塔水洗后接入排气筒排放

苯磺隆湿料烘干

G2-9

闪蒸干燥

4500

甲醇

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

二氯甲烷

二甲苯

异氰酸正丁酯

粉尘

苄嘧磺隆湿料烘干

G3-5

闪蒸干燥

4500

1,1-二氯乙烷

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

二甲苯

异氰酸正丁酯

粉尘

吡嘧磺隆湿料烘干

G4-5

闪蒸干燥

4500

甲苯

两级填料塔水吸收+二级活性炭吸附

二甲苯

异氰酸正丁酯

粉尘

4.5.1 光气治理方案设计

4.5.1.1 光气治理工艺流程图

光气净化吸收工艺及管道工艺流程图详见图4.5-1。

4.5.1.2 净化效果分析

根据表4.3-2~4.3-4及表4.5-1,苯磺隆、苄嘧磺隆和吡嘧磺隆在酯化过程中均有一定量的光气排出,经统计其排放气体流量约600m3/h,其中光气排放速率1.407kg/h,平均排放浓度2.345g/m3,HCl排放速率63.53kg/h,排放浓度105.88g/m3。为此方案拟首先采用两级降膜水吸收对废气中的HCl进行吸收净化。一、二级降膜吸收器对HCl净化效率按70%估算,对光气净化效率按10%估算,经过预处理后HCl尾气浓度为9.53g/m3,光气浓度为1.9g/m3

常温下光气采用水吸收或者碱吸收净化效率普遍不高,为此沈阳化工设计院的侯纪蓉老师专门对此进行了研究,根据其《如何提高光气尾气的处理效果》(化工环保 1999年19卷)所记载,光气尾气在吸收分解过程中相关影响因素有催化剂的不同、吸收液温度、尾气中氯气含量、喷淋液中盐酸的浓度、有机溶剂的种类及总停留时间。根据相关实验结果,三氧化二铝对光气的分解有着显著的催化作用,当温度为40℃~60℃时催化效果较好,当尾气中含有一定浓度的氯气时催化剂的处理能力急剧下降,喷淋吸收液中盐酸浓度超过8%时催化剂的降解能力下降较快,废气中含有一定量的有机物对催化剂影响较小。催化剂对光气的降解机理如下:

光气、双光、三光尾气水经催化载体处理后,其有害成份光气(COCl2)被催化载体中有效成份活性氧化铝催化水解破坏,生成对大气无害的物质二氧化碳(CO2)及盐酸(HCl),其化学反应方程式如下:

COCl2   +   H2O   →   2HCl     +   CO2

目前该催化剂已经大量投入工业化应用,江阴市金圣塔填料有限公司等企业均能批量生产。为此本方案建议业主方采用两级催化法对光气尾气净化处理。反应温度控制50℃,两级停留时间20S,单套净化塔需填料1.7m3,光气单级净化效率95%,两套合计净化效率99.7%,HCl单级净化效率70%。因此经过两级催化法吸收处理后,光气浓度平均为4.75mg/m3,HCl排放浓度857mg/m3,此时废气中HCl及光气浓度仍可能超标,为此需进一步采取措施净化处理。

根据《光气生产技术简介》(杨在建 赛鼎工程有限公司 原化学工业第二设计院 2009.09.20)一文介绍,采用10%~20%的NaOH溶液可有效分解光气,通常净化效率在80%左右。

因此经过两级催化法吸收净化后,对废气中含有少量的光气及HCl,方案拟采用一级降膜水吸收及一级填料塔碱吸收(10%~20%)工艺继续对废气进行净化处理。

一级降膜水吸收对HCl单级净化效率70%,对光气单级净化效率10%估算,碱吸收塔对HCl单级净化效率90%,对光气净化效率80%估算,最终HCl尾气排放浓度估算为25.7mg/m3,光气为0.85mg/m3,因此经过上述工艺净化处理后,污染物可达标排放。

由于本系统尾气中尚含有少量的二甲苯,对此企业已经采用一级自来水冷却+一级冷冻盐水(-5℃)对二甲苯进行冷凝回收处理,同时方案拟将破光后的尾气接入后续合成尾气活性炭吸附净化装置,确保污染物的达标排放。

4.5.1.3 主体净化设备规格参数

根据上述净化工艺流程,所需主体净化设备各规格参数如下:

表4.5-2 光气主体净化设备参数

序号

设备名称

数量

规格参数

备注

1

石墨降膜吸收器

6

型号规格:GX-25

结构形式:列管式

制酸能力:50吨/日(30%HCl)

设备重量:1200kg

设备材质:石墨

外形尺寸:DN900×4500

接触面积:25m2

三用三备

2

光气催化塔

4

型式:双层直立式

处理风量:500~1000m3/h

尺寸: DN800mm *H7000mm

材质:PP

本体厚度:12mm

底板厚度:15mm

填充材料:SN7501催化剂,共计2层,每层高度1800mm

除雾层:1"泰勒花环,共计一层,高度400mm

其它附属装置: 加强、视窗、溢流口、排放口、补水口

二用二备

3

碱洗净化塔

2

型式:单层直立式

处理风量:500~1000m3/h

尺寸: DN1000mm *H6000mm

材质:PP

本体厚度:12mm

底板厚度:15mm

填充材料:3"泰勒花环,共计2层,每层高度800mm

除雾层:1"泰勒花环,共计一层,高度400mm

其它附属装置: 加强、视窗、溢流口、排放口、补水口

一用一备

4

pH计

12

型号规格:PC350(含仪表盘)

材质:玻璃电极

检测范围:-2<ph<16< p="">

六用六备

5

防腐循环

12

型号规格:50-FSB-30L

扬程/水量:30m/15m3/hr

材质:氟合金

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

六用六备

6

玻璃钢储槽

12

型号规格:YH-5

容积:10m3

材质:FRP

外形尺寸:DN1600*5000

六用六备

7

防腐风机

2

处理风量:500~1000m3/H

压头:350mmAq

型式:皮带轮式

材质:FRP

型号规格:HF-241B-5.5HP

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

电机:西门子或大同变频电机

一用一备

 

4.5.2 合成尾气治理方案设计

4.5.2.1 合成尾气治理工艺流程图

合成尾气净化吸收治理工艺及管道工艺流程图详见图4.5-2。

4.5.2.2 设计风量选择

产品在合成过程中除了产生HCl、光气等污染物外,还产生甲苯、二甲苯、甲醇、DMF等有机物,根据业主方提供相关资料,总污染物平均排放速率4.536kg/h(不含酯化工艺)。为确保系统安全,最终进入净化处理装置中的有机物浓度需低于爆炸下限的50%,本项目中各污染物的爆炸范围如下:

表4.5-3部分有机物爆炸极限

有机物名称

爆炸极限(%)

有机物名称

爆炸极限(%)

乙醇

3.3~19

二氯乙烷

6.2~16

甲苯

1.2~7.0

丙酮

2.5~13

二甲苯

1.9~6.6

甲醇

6.7~36

DMF

2.2~15.2

三乙胺

1.2~8.0

二氯甲烷

12~19

正丁醇

3.7~10.2

 

由表4.5-3可知本项目中爆炸下限最低的为甲苯和三乙胺,由于三乙胺在反应过程中作为催化剂添加且进入反应釜后,将迅速被HCl中和,生成三乙胺盐酸盐,固废气污染物中三乙胺含量较低,因此净化处理过程中需重点关注甲苯安全性。

甲苯20℃时0.5%体积浓度所对应质量浓度为23g/m3,污染物排放速率4.536kg/h,则最低废气排放流量为200m3/h,为加强通风效果,确保系统安全,本项目设计风量为6000m3/h,可满足相关安全要求。

4.5.2.3 净化效果分析

由于本系统中含有DMF、乙醇、甲醇等可溶于水的有机物,因此方案拟首先采用两级填料塔净化吸收,对剩余的不溶性有机物,再采用活性炭吸附净化法予以吸收处理。

针对尾气中可能含有的HCl等酸洗污染物,方案在第一级填料吸收塔中添加3%~5%的稀碱液,予以净化处理。

本系统中有机物平均排放浓度为756mg/m3,因此浓度相对较高,前级碱洗塔和后级水洗塔对有机物的平均净化效率按50%估算,末端的活性炭吸附净化装置对有机物的平均吸附效率按80%估算,经过三级处理后的总有机物排放浓度为77.7mg/m3,排放速率为0.65kg/h,各污染因子的排放浓度及排放速率预估结果如下:

表4.5-4污染物排放浓度预测

污染物名称

产生状况

排放状况

执行标准

排放源参数

浓  度mg/m3

速  率

kg/h

浓  度mg/m3

速  率

kg/h

浓  度mg/m3

速  率kg/h

高度m

直径mm

丙酮

6.2

0.037

0.6

0.0033

261

11.56

25

750

甲苯

153

0.963

14.8

0.089

40

11.6

甲醇

194.5

1.167

7.3

0.044

190

18.8

氯化氢

4.0

0.024

10.7

0.064

100

0.92

氯甲酸乙酯

5.3

0.032

0.1

2.25

0.231

乙醇

3.7

0.022

0.1

120

72.25

DMF

42.0

0.252

3.8

0.023

126

8.67

二甲苯

229.5

1.377

27.8

0.167

70

3.8

异氰酸正丁酯

53.5

0.321

4.5

0.027

6.75

2.77

二氯甲烷

67.0

0.402

6.7

0.04

81

2.79

1,1-二氯乙烷

26.3

0.158

1.3

0.008

33

43.35

4.5.2.4 主体设备参数设计

本系统中各主体设备设计参数如下:

(1)填料洗涤塔设计

本净化设备为填料塔,根据相规范各参数如下:

空塔气速:0.5~2.0m/s;设计值1.00m/s,Q=6000m3/h;

净化塔塔径:DN1450;塔高:H=6200mm;

液气比:0.5~2.0L/m3;循环水量设计值:12m3/h/层;

运行阻力:0.15~0.8kPa/段; 填料层高:0.8×2=1.6m,除雾层0.45m,采用丝网波纹除雾,单塔阻力800pa;

水泵参数:KD-65VK-7.55VF  Q=30m3/h,H=18m N=5.5kw;

风机参数:9-26No5A Q=6000~7500m3/h N=18.5kw P=5200Pa。

(2)活性炭吸附净化设备设计

对于活性炭颗粒净化装置,根据《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)规范要求,活性炭吸附净化装置气流速度为0.2m/s~0.6m/s,因此设计值0.4m/s。

本系统中废气流量Q=6000m3/h时,过流面积4.2m2,活性炭层为3层,每层2.0m×1.1m×0.40m,活性炭总量为1400kg,净化设备阻力2000Pa。

按照有机物饱和吸附容量为25%估算,可吸附有机物350kg。有机物原始排放速率约4.6kg/h,前级两级预处理净化效率75%,进入活性炭时有机物排放速率1.15kg/h,活性炭吸附净化效率按80%估算,因此本吸附净化装置可正常使用380h,按照每天工作16h,每年工作300天,平均每月更换活性炭一次。

根据上述净化工艺流程,所需主体净化设备各规格参数如下:

表4.5-5 合成尾气主体净化设备参数

序号

设备名称

数量

规格参数

备注

1

填料净化塔

2

型式:双层直立式

处理风量:5000~8000m3/h

尺寸: DN1450mm *H6200mm

材质:PP

本体厚度:12mm

底板厚度:15mm

填充材料:3"泰勒花环,共计2层,每层高度800mm

除雾层:1"泰勒花环,共计一层,高度400mm

其它附属装置: 加强、视窗、溢流口、排放口、补水口


2

pH计

2

型号规格:PC350(含仪表盘)

材质:玻璃电极

检测范围:-2<ph<16< p="">


3

防腐循环

4

型式:可耐空转立式耐酸碱泵浦

扬程/水量:18m/30m3/hr

材质:FRPP

型号:KD-65VK-7.55VF

生产厂家:台湾国宝或台湾塑宝

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

二用二备

4

玻璃钢储槽

2

型号规格:YH-5

容积:10m3

材质:FRP

外形尺寸:DN1600*5000


5

防腐风机

2

处理风量:6000~7500m3/H

压头:520mmAq

型式:直连式

材质:316L

型号规格:9-26-No5A

功率N=18.5kw

转速:R=2900RPM

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

电机:西门子变频电机

一用一备

6

活性炭吸附装置

1

型式:长方形立式

处理风量:8000m3/h

尺寸: L3500mm *H2800mm

材质:FRP

本体厚度:5mm

法兰厚度:8mm

填充材料:活性炭颗粒

重量:3000kg

运行阻力:2000pa


 

4.5.3 烘房尾气治理方案设计

4.5.3.1 烘房尾气治理工艺流程图

烘房尾气净化吸收治理工艺及管道工艺流程图详见图4.5-3~图4.5-5。

4.5.3.2 设计方案说明

本项目中烘干设备有三种不同类型,第一类为烘箱直接烘干,主要针对烟嘧磺隆、钠盐及胺酯,其尾气具有气流流量小、有机物浓度高等特点;第二类为双锥干燥,主要针对N-甲基三嗪,尾气主要成份为DMF,其工艺尾气流量小、有机物浓度高,具有一定的回收价值,目前对此部分尾气已采用冷凝回收。由于DMF沸点较高,进入活性炭吸附装置后易导致活性炭失活而丧失再生功能,因此建议对此部分尾气在冷凝回收后再进一步采用两级水吸收的工艺继续回收处理,剩余少量不凝气通过进入排气筒排放。第三类为闪蒸干燥,尾气具有流量大、有机物浓度相对较高且含有一定浓度的粉尘,为此业主方已采取一级旋风除尘+一级布袋除尘,但由于本系统中所烘干产品为除草剂,其少量排放即可能对周边生态环境产生不利影响,为此方案拟采用两级水洗+两级活性炭对有机物进一步吸附净化。其中两级水洗工艺可有效去除丙酮、甲醇等水溶性有机物,剩余的甲苯、二氯乙烷等不溶性有机物可通过两级活性炭吸附净化处置。其中第一级活性炭主要用于吸附废气中微量的粉尘及水分,因此可采用活性炭颗粒作为吸附介质,第二级活性炭主要用于对甲苯、二氯乙烷等有机物的回收,可采用活性炭纤维作为吸附介质。

4.5.3.3 设计风量的选择

根据业主方提供数据,本项目中有机物总排放速率为21.673kg/h,双锥烘干尾气中DMF排放速率为7.5kg/h,粉尘排放速率为0.125kg/h。参照表4.5-3有机物爆炸极限,为确保甲苯等有机物低于爆炸下限的50%,有机物最高浓度应小于0.6%,对应甲苯排放浓度23g/m3,因此最小废气排放量为942m3/h,根据各烘干设备的运行工况不同,本项目中闪蒸烘干废气设计最低流量为5000m3/h,最高设计流量为15000m3/h。DMF回收尾气设计流量为250m3/h~500m3/h。

4.5.3.4 净化效果分析

本系统中有机物平均排放浓度为1445mg/m3,因此浓度相对较高,单级水洗塔对有机物的平均净化效率按50%估算,对粉尘的净化效率按60%估算,末端的活性炭吸附净化装置对有机物的平均吸附效率按90%估算,初级活性炭吸附装置对粉尘的去除效率按50%估算,经过三级处理后的总有机物排放浓度为36mg/m3,排放速率为0.54kg/h,粉尘排放速率为0.01kg/h,排放浓度为0.66mg/m3,单级水洗对DMF净化效率按80%估算,两级水洗总净化效率为96%,DMF排放速率为0.3kg/h,排放浓度20mg/m3,各污染因子的排放浓度及排放速率预估结果如下:

表4.5-4污染物排放浓度预测

污染物名称

产生状况

排放状况

执行标准

排放源参数

浓  度mg/m3

速  率

kg/h

浓  度mg/m3

速  率

kg/h

浓  度mg/m3

速 率kg/h

高度m

直径mm

丙酮

6.3

0.095

0.09

0.0014

261

11.56

25

700

甲苯

442.0

6.63

21.00

0.315

40

11.6

甲醇

38.9

0.583

4.07

0.061

190

18.8

氯化氢

7.7

0.115

0.11

0.0017

100

0.92

氯甲酸乙酯

10.9

0.163

0.11

0.0016

2.25

0.231

乙醇

38.5

0.578

0.40

0.006

120

72.25

DMF

15000

7.5

20

0.30

126

8.67

二甲苯

16.6

0.249

0.47

0.007

70

3.8

异氰酸正丁酯

3.7

0.055

0.43

0.0064

6.75

2.77

二氯甲烷

136.7

2.05

1.40

0.021

81

2.79

除草剂粉尘

8.3

0.125

0.66

0.01

1,1-二氯乙烷

248.0

3.72

8.0

0.12

33

43.35

4.5.3.5 主体设备参数设计

本系统中各主体设备设计参数如下:

(1)合成尾气填料洗涤塔设计

本净化设备为填料塔,根据相规范各参数如下:

空塔气速:0.5~2.0m/s;设计值1.00m/s,Q=15000m3/h;

净化塔塔径:DN2300;塔高:H=7000mm;

液气比:0.5~2.0L/m3;循环水量设计值:25m3/h/层;

运行阻力:0.15~0.8kPa/段; 填料层高:1.0×2=2.0m,除雾层0.45m,采用丝网波纹除雾,单塔阻力800pa,合计1600Pa;

水泵参数:KD-65VK-105VF  Q=50m3/h,H=20m N=7.5kw;

(2)双锥干燥尾气填料洗涤塔设计

本净化设备为填料塔,根据相规范各参数如下:

空塔气速:0.5~2.0m/s;设计值0.5m/s,Q=500m3/h;

净化塔塔径:DN600;塔高:H=6000mm;

液气比:0.5~2.0L/m3;循环水量设计值:10m3/h/层;

运行阻力:0.15~0.8kPa/段;填料层高:2.5m,单塔阻力400pa;

水泵参数:KD-42VK-25VF  Q=12m3/h,H=15m N=1.5kw;

风机参数:9-19No4A  Q=500~1000m3/h  N=2.2kw P=3500Pa。

(3)活性炭颗粒吸附净化设备设计

对于活性炭颗粒净化装置,根据《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)规范要求,活性炭吸附净化装置气流速度为0.2m/s~0.6m/s,因此设计值0.4m/s。

本系统中废气流量Q=15000m3/h时,过流面积10.4m2,活性炭层为3层,每层3.2m×1.1m×0.30m,活性炭总量为1650kg,净化设备阻力1500Pa。

(4)活性炭纤维吸附净化设备设计

对于活性炭纤维净化装置,根据《大气污染治理工程技术导则》(HJ2000-2010)规范要求,活性炭吸附净化装置气流速度为0.1m/s~0.15m/s,因此设计值0.125m/s。

本系统中废气流量Q=15000m3/h时,过流面积33.3m2,活性炭层为6层,每层2.2m×2.5m×0.30m,活性炭纤维总量为1386kg,净化设备阻力2500Pa。

按照有机物饱和吸附容量为30%估算,单套活性炭纤维吸附净化装置可吸附有机物350kg。有机物原始排放速率约27.67kg/h,前级两级预处理净化效率75%,进入活性炭时有机物排放速率约7kg/h,活性炭吸附净化效率按90%估算,因此本吸附净化装置可正常使用50h脱附一次。

为确保本净化系统的安全、高效,废气入口及出口均需安装VOC在线检测仪表,当入口浓度超过设定值系统需补充新风,出口浓度超过设定值则自动进入吸附-脱附程序。

根据上述净化工艺流程,所需主体净化设备各规格参数如下:

表4.5-5 烘房废气主体净化设备参数

序号

设备名称

数量

规格参数

备注

1

填料净化塔1

2

型式:双层直立式

处理风量:5000~15000m3/h

尺寸: DN2300mm *H7000mm

材质:PP

本体厚度:12mm

底板厚度:15mm

填充材料:3"泰勒花环,共计2层,每层高度1000mm

除雾层:1"泰勒花环,共计一层,高度600mm

其它附属装置: 加强、视窗、溢流口、排放口、补水口


2

填料净化塔2

2

型式:单层直立式

处理风量:500m3/h

尺寸: DN600mm *H6000mm

材质:PP

本体厚度:10mm

底板厚度:15mm

填充材料:3"泰勒花环,共计1层,高度2500mm

除雾层:1"泰勒花环,共计一层,高度600mm

其它附属装置: 加强、视窗、溢流口、排放口、补水口


3

防腐循环1

4

型式:可耐空转立式耐酸碱泵浦

扬程/水量:12m/10m3/hr

材质:FRPP

型号:KD-35VK-25VF

生产厂家:台湾国宝或台湾塑宝

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

二用二备

4

防腐循环2

4

型式:可耐空转立式耐酸碱泵浦

扬程/水量:20m/50m3/hr

材质:FRPP

型号:KD-65VK-105VF

生产厂家:台湾国宝或台湾塑宝

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

二用二备

5

玻璃钢储槽

2

型号规格:YH-5

容积:10m3

材质:FRP

外形尺寸:DN1600*5000


6

离心高压风机1

2

处理风量:10000~15000m3/H

压头:350mmAq

型式:直连式

材质:SUS304

型号规格:9-26-No8D

功率N=30kw

转速:R=1450RPM

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

电机:西门子变频电机


7

离心高压风机2

1

处理风量:500~1000m3/H

压头:350mmAq

型式:直连式

材质:SUS304

型号规格:9-26-No4A

功率N=2.2kw

转速:R=2900RPM

防爆等级:与现场防爆区域等级相符

电机:西门子变频电机


8

活性炭吸附装置

1

型式:长方形立式

处理风量:15000m3/h

尺寸: L4800mm *H2800mm

材质:FRP

本体厚度:5mm

法兰厚度:8mm

填充材料:活性炭颗粒

重量:4000kg

运行阻力:2000pa


9

活性炭纤维吸附净化装置

1

型式:长方形立式

处理风量:15000m3/h

尺寸:5000mm *5100mm*6280mm

材质:SUS304

填充材料:活性炭纤维

重量:12000kg

运行阻力:2000pa


 

 

 

 


5设备投资费用

根据上述废气净化工艺流程,所需净化设备型号、规格、价格及清单见表5-1。本投资费用主要为设备直接费,不含设计、设备安装土建、调试等费用。

表5-1设备价格及清单

序号

名  称

型号规格

材质

单 价(万元)

数量

小 计

(万元)

光气吸收净化装置

1

降膜吸收器

DN900×4500

S=25M2

石墨

3.52

4

14.08

2

光气催化塔

DN800×H7000

PP

12.88

4

51.52

3

PP填料塔

DN1000×60000

Q=600m3/h

PP

2.88

2

5.66

4

防腐水泵

50-FSB-30L

N=1.5kw

氟合金

0.40

12

4.80

5

循环系统管阀件


PVC

0.06

12

0.72

6

防腐风机

HF-241B

N=4.0kw

FRP

2.16

2

4.32

7

电控系统

含三菱PLC及变频器

组件

5.28

1

5.28

8

pH在线监测

PC350

组件

0.60

12

7.20

9

连接风管

DN200


0.01

50

0.50

10

酸/碱液循环罐

10M3

FRP

2.50

12

30.00

11

直接费小计





124.08

合成尾气净化装置

1

填料净化塔

DN1450*6200

Q=6000m3/h

PP

7.05

2

14.10

2

防腐风机

9-26No5A

N=18.5kw

316L

4.86

2

9.72

3

循环泵

KD-65VK-7.55

FRP

0.75

4

3.00

4

pH在线监测

PC350

组件

0.60

2

1.20

5

连接风管

DN700

PP

0.08

50

4.00

6

排气筒(含支架)

Φ700 H=25m

PP

5.96

1

5.96

7

活性炭净化塔

Q=6000~8000m3/h

FRP

11.85

1

11.85

8

监测平台


Q235

0.45

1

0.45

9

酸/碱液循环罐

10M3

FRP

2.50

2

5.00

10

电控系统

含三菱变频器

组件

4.08

1

4.08

11

直接费小计





59.36

双锥烘房DMF回收净化装置

1

PP填料塔

Φ600×5500

Q=500m3/h

PP

2.88

2

5.66

2

防腐水泵

KD-35VK-25

N=1.5kw

FRP

0.60

4

2.40

3

防腐风机

9-26No4A

N=2.2kw

SUS304

1.56

1

1.56

4

循环系统管阀件


PVC

0.03

2

0.06

5

电控系统

含三菱PLC及变频器

组件

2.28

1

2.28

6

连接风管

DN150


0.01

45

0.45

7

酸/碱液循环罐

10M3

FRP

2.50

2

5.00

8

直接费小计





17.41

烘房废气净化装置

1

填料净化塔

DN2300*7000

Q=15000m3/h

PP

8.85

2

17.70

2

防腐风机

9-26-No8D

N=30kw

SUS304

5.25

2

10.50

3

循环泵

KD-50VK-55

FRP

0.75

1

0.75

4

pH在线监测

PC350

组件

0.60

2

1.20

5

连接风管

DNT700

PP

0.08

50

4.00

6

排气筒(含支架)

Φ700 H=25m

PP

5.96

1

5.96

7

监测平台


Q235

0.45

1

0.45

8

活性炭净化塔

Q=15000m3/h

FRP

16.22

1

16.22

9

活性碳吸附净化装置

HK-HX-15

SUS304

43.5

2

87.00

10

应急三通


SUS304

1.20

1

1.20

11

过滤阻火器


SUS304

3.45

1

3.45

12

干燥过滤器


SUS304

0.68

1

0.68

13

烘干风机


组合件

0.45

1

0.45

14

冷却器


SUS304

2.80

1

2.80

15

溶剂分离器


SUS304

0.75

1

0.75

16

溶剂中转槽


SUS304

0.66

1

0.66

17

应急排空管


SUS304

0.49

1

0.49

18

排空组合阀


SUS304

1.70

3

5.10

19

干燥阀门


SUS304

1.10

3

3.30

20

吸附阀门


SUS304

2.50

3

7.50

21

气动元件


组合件

4.50

1

4.50

22

PLC控制系统


——

15.75

1

15.75

23

触摸屏


——

0.85

1

0.85

24

电磁阀


组合件

0.68

1

0.68

25

脚座阀


组合件

0.55

1

0.55

26

管道及支架


SUS304/Q235

2.55

1

2.55

27

配套阀门及仪表


组合件

1.56

1

1.56

28

直接费小计





196.60

废气净化设备总体投资估算(万元)

397.45