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摘要：聚氯乙烯(PVC)是目前全球产量最大且应用最广的热塑性塑料之一，具有合成工艺简单、成本低廉且耐腐蚀性强等优点，在日常生活中的应用越来越广泛。这也带动聚氯乙烯的产能增加，相应也带来废气问题。企业生产中的废气如果未及时回收治理，将会造成生态环境破坏、危及职工与附近居民的健康安全。因此，如何进行聚氯乙烯生产中无组织废气的回收治理，也成了社会广泛关注的问题。文章结合聚氯乙烯生产流程及其废气的特点，重点对聚氯乙烯生产过程中的无组织废气回收治理进行研究，对如何高效、合理进行废气治理提出了可行性建议。
关键词：聚氯乙烯；无组织废气；回收治理
0引言
随着当前我国工业快速发展，人们对环境与大气污染的防治关注度也不断提高。聚氯乙烯作为最早工业合成树脂，也是目前四大通用塑料中的一种，被广泛应用于电线、管道、地板、薄膜等各行各业的各个领域当中，市场需求旺盛所带来的是每年巨大的产量，但是同时所带来的还有严重的环境污染问题。对于氯碱企业来说，对聚氯乙烯生产中无组织废气进行回收治理已迫在眉睫，采用有效的回收治理方法是促进社会发展与提高环境治理能力的关键。
1聚氯乙烯生产中无组织废气的产生
当前我国企业聚氯乙烯的生产方法多采用乙烯法与电石法，两种方式都会面临着大量氯乙烯单体尾气的产生，继而对大气形成污染。具体来看，聚氯乙烯生产中氯乙烯单体尾气的产生主要来自两个环节，即分馏与聚合。
首先，在氯乙烯的压缩分馏净化工序中，需要将源自合成过程的粗粒度氯乙烯气体进行进一步加工，通过压缩以及降温除湿操作，在全凝器的作用下使得气体冷却凝结得以液化，之后再输送至低沸塔开始进行分馏操作，在此过程中进一步将低沸点的物质分离出来，然后在塔的顶部将气体排出。之后还需要再次进行冷却降温操作，得到浓度较高的氯乙烯与乙炔气体。然后再经过高沸塔将高沸点物质进一步分离，也就是将部分二氯乙烷等物质除去。最后得到的气体成品就是液态的高纯度氯乙烯单体，并以此作为下一道聚合工序的生产原料[1]。
其次，在氯乙烯单体聚合过程中，形成废气的工序包括聚合、汽提、离心以及干燥。经过聚合操作的浆料里有很多没有被聚合的氯乙烯单体，所以需要对这部分单体进行去除操作，最常用到的方式之一是汽提。进入汽提塔的聚氯乙烯浆料在螺旋板式换热器预热后，在蒸汽吹动作用下部分未聚合的聚氯乙烯单体被吹出，经塔内筛板小孔流下，与塔底进入的蒸汽逆流接触进行加热汽提，汽提后的浆料通过降液管进入下层，汽提出的残留单体随上升的水蒸气溢出，利用水汽和氯乙烯凝、沸点不同，其中易凝的水汽经塔顶冷凝器回流流入塔内，不易冷凝的氯乙烯气体经过水环真空泵泵入回收气柜以备循环利用，塔底流出的浆料离心干燥。而经过汽提也就是经过第一步氯乙烯单体去除操作后，此时浆料中氯乙烯单体的含量会在2～3 mg/m3，将这部分浆料再次输送到离心机中进行脱水处理，在此过程中也会除去部分氯乙烯单体，浓度会降低到较低量。经过此工序后的聚氯乙烯会经过破碎机后进入干燥器，在蒸汽加热的作用下风干。在这一过程中，湿的聚氯乙烯在热空气作用下进入干燥器，然后与热空气一同进入旋风分离装置开始气固分离操作，在装置顶部将多余的热空气排出，同时在底部将聚氯乙烯树脂送到振动筛装置，在过筛后进入料仓等待包装仓储。
2聚氯乙烯生产中无组织废气治理现状
对聚氯乙烯生产中无组织废气的回收治理多采用回收管线对其进行直接回收操作，经过回收管道将废气送至酸气吸收塔中进行治理处理，但是这一操作会使很多氮气排放，造成损耗。在具体的生产过程中，废气在输送到酸气吸收塔的过程中，必须准确设定酸气参数，如果泄压速度超过标准值，易出现泄漏危险。在对精馏阶段的装置进行运行维护或检修时，较高浓度氯乙烯废气经过回收治理后会产生含氮量浓度较高的气体，也就是直接导致惰性气体含量增加，不仅造成能量损耗升高，还会使得精馏过程尾气处置装置运行负荷增加，导致设备运行压力变大，不利于装置的稳定运行[2]。
3聚氯乙烯生产中无组织废气回收治理方案设计
3.1设计思路
在回收治理安全设计方面，不仅要注重对其防爆安全性的关注，还需注重管道安全性的设计以及电气管控、废弃物等。在防爆设计方面要确保回收治理的措施符合国家具体的标准要求，例如《爆炸性气体环境用电气设备》(2010)等，结合具体标准参数的需求进行装置的选择；在管道设计层面，要对流量、压力、温度等的因素综合考量后，结合一定的防雷考虑，进行管道系统的设计，确保管道运输的安全；在电气安全层面，需要确保采用正规厂家的设备，经过严格安全检验后才能予以使用；对固体废弃物要进行妥善处理，对污水也要经过处理后再予以排放[3]。同时，对废气治理过程中产生的污水也要做好循环利用和及时的补充更换，以确保最终达到治理的标准要求。
3.2废气回收成分情况
聚氯乙烯生产产生的无组织废气通常包括氯化氢、乙炔、氮气、氢气以及氯乙烯等物质。HCl在常温状态下呈现具有刺激性并且带有臭味的无色气体，具有较强的腐蚀性，一旦泄漏就会对人体造成极其严重的腐蚀性损害，而且HCl气体极易溶于水。乙炔、氯乙烯以及H2都是易燃易爆的气体物质，在空气中极易引发爆炸，即便产生的浓度并不是很高，但长时间处于这种环境中也会严重威胁人员健康。氮气多数来自设备检修过程，大量排放会造成损耗。
3.3无组织废气回收治理方案
3.3.1废气回收使用变压吸附原理
结合目前企业生产的具体状况，采用变压吸附技术(pressure swing adsorption，SPA)回收氯乙烯装置分馏尾气中的氯乙烯和乙炔，可使净化后的气体达标排放(净化气排放标准：氯乙烯含量≤36 mg/m3，C2H2含量≤120 mg/m3)。具体来讲，首先使用吸附器进行吸附处理，吸附饱和以后则需切换吸附器，对饱和状态的吸附器进行降压解吸，吸附、解吸交替进行实现连续处理。解吸出的氯乙烯单体送回转化器二段进口或气柜。半净化气进入原料气缓冲罐，从吸附塔出口端得到产品氢气，解析气作为放空气，其氯乙烯、乙炔等杂质含量达到国家排放标准，可直接排放至大气。
3.3.2废气回收治理工艺流程
对整个无组织废气回收治理的流程采用回收系统、碱洗塔、氧化塔、水洗塔、分离器与活性吸附的流程。具体流程如下：
首先，对聚氯乙烯生产中无组织废气进行收集，包括对负压与正压两部分废气的收集。负压收集重点是对氯乙烯合成工序中废气进行收集，如混合脱水、转换器以及盐酸解析等环节，将这些工序当中产生的废气集中回收到碱洗塔中进行下一步处理；而正压收集的重点则在于将聚合阶段收集到的气体在压力作用下输送到高压缓冲罐内，再经过引风机，将废气送至处理系统。但是在这一过程中多数会处在负压的状态下，系统安全性较高，能够避免由于乙炔气体的聚集所引发的生产安全事故。
其次，无组织废气在管道输送的作用下进入碱洗塔内部，在32%浓度的碱液作用下进行清洗，这一环节能够除掉废气内部的酸性物质以及能够溶于水的废气物质。在这一过程中一定要十分关注碱洗液的酸碱度，确保能达到想要的清洗效果，同时避免不必要物质损耗。采用自动化清洗液酸碱度配比，可以运用自动加药系统实现对碱液的参数控制。选择碱液喷淋塔的方式，废气由风管进入净化塔，经过填料层，废气与碱液经两相逆向流作用下充分反应吸收。碱液自塔底由水泵作用下回到塔顶再次喷淋，如此循环使用。酸碱反应之后，采用循环药水喷洒的方式，达到均匀反应的目的。具体反应方程式为：
2NaOH+H2S=Na2S+2H2O(1)
再次，在水洗塔中，因为经过处理的无组织废气中还含有少量没有进行中和反应的乙炔气体，在与水充分混合后溶于水，需要经过水洗塔降低之后的操作装置的工作压力。经过清洗的废气会进入水汽分离装置，通过挡板使液态废气在分离装置内部不断变换流动方向，使水滴聚集在挡板上，达到分离的目的。
最后，活性炭的吸附与达标排放过程。在活性炭吸附环节，在活性炭的作用下，达到良好的吸附净化效果。活性炭是目前效果较好、效率较高、成本低廉的被广泛使用的吸附剂[4]。经过活性炭吸附之后，废气含乙炔≤120 mg/m3、含氯乙烯≤36 mg/m3，达到排放标准，再对其进行有组织排放，经过相关的污染标准检验合格之后对其进行直接排放。
3.4无组织废气回收治理保证措施
为了确保聚氯乙烯生产中无组织废气回收治理的稳定性，需要关注相关设备的运行情况，保障其稳定运行，避免装置故障造成废气污染。
一方面要关注运行设备参数的设定，重点关注影响无组织废气回收治理设备稳定运行的因素，例如温度、湿度、压力、流速等。无组织废气的收集系统会先对不同工序收集来的废气进行预处理操作，例如碱洗等。在这一过程中置换管线因为装备了压力监测装置并且能够进行自主联锁保护，而且会长时间处在正压情况中，所以并不会存在外界空气进入内部的情况，这对于聚合阶段回收系统中的气体来说，会直接将符合标准的气体送入到变压吸附装置。
另一方面是对安全状况的配置。因为置换气中常常含有大量需要进行治理的气体，特别是氯化氢气体，通过合理的安全状况配置可以进行更高效的处理。对于含少量氯化氢气体的置换气来说，经过碱洗塔以后便能够进入到无组织废气处置系统，但是还需要做好碱洗塔的止逆阀管理，真正实现酸罐内部的酸性气体反流至废气处置装置中的目的。对变压吸附装置来说，在其抽真空时压力会控制在85 kPa左右，本着避免空气进入系统内部形成爆炸隐患气体的理念，应在装置的特定位置安装毒性物质监测装置。但是最关键的是应在进行变压吸附操作前装好含氧量监测装置，当置换气内部含氧量超过30%时，将置换气的连锁状态切至放空状态[5]。特别是在氮气的回收时，也需要加装含氧量监测装置，如若含氮气废气当中的含氧浓度高于3%，也需要将氮气连锁状态切换到放空状态。无论是置换气管线或是回收废气收集通道，都应当注重流量的检测，可以采用流量计装置结合必要的流量调节设备，实现对气体流量的自主管控，真正达到自主及时进行管道负荷调节的效果。
4结语
综上所述，聚氯乙烯作为社会经济建设与日常生活必不可少的关键材料之一，随着需求量的不断增加，该行业的生产规模也必将不断扩大，随之产生的无组织废气对环境的污染问题也将加大。为此，必须采取有效的回收治理措施，结合企业的实际生产情况进行相应的回收与治理。同时，聚氯乙烯材料生产要不断创新生产工艺，优化生产工序流程，以达到对无组织废气全面、高效的综合治理效果，在满足国家环境保护标准要求的同时，为社会的稳定发展以及企业的可持续发展提供良好保障。
参考文献：
[1]张梦新.聚氯乙烯生产中无组织废气回收治理[J].中文科技期刊数据库(全文版)自然科学,2023(6):37-40.
[2]戴煜敏.聚氯乙烯产业如何应对双碳约束[J].工业观察,2021(8):32-33.
[3]樊丽萍,林亚伟,孙旺盛,等.聚氯乙烯生产中无组织废气回收治理[J].中国氯碱,2022,32(6):32-34.
[4]轩书琴.乙烯法聚氯乙烯生产中焚烧废气的处理[J].中国氯碱,2021(2):20-21.
[5]程浩.聚氯乙烯生产节能降耗技术的应用[J].聚氯乙烯,2021,49(4):16-18.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
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聚氯乙烯生产中无组织废气回收治理论文
人参与 2024-09-30 09:35:10 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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