CN110252091B - 一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺 - Google Patents

一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，甲基氯硅烷尾气进入文丘里洗涤器，在文丘里洗涤器中，将甲基氯硅烷尾气中90％以上的甲基氯硅烷水解吸收生成硅氧烷，反应过度产生的胶状硅氧烷，也被高度湍流的吸收水洗涤至水相中，避免堵塞；出文丘里洗涤器的低浓度甲基氯硅烷尾气进入两段洗涤塔下段进行吸收。在洗涤塔下段，将尾气中的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收或中和；在洗涤塔上段，采用吸收效果更好的填料或塔盘，用氢氧化钾溶液将尾气中的少量的氯化氢、硅氧烷吸收达标后直接放空。本发明不仅减少了塔的堵塞问题，而且提高了尾气中甲基氯硅烷以及水解产物氯化氢和硅氧烷的去除效率，保证排放尾气达标。

Description

一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺
技术领域
本发明属于尾气处理领域，具体涉及一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺。
背景技术
有机硅是一类性能优异、功能独特、高分子新型材料，其在航天、航空、汽车、战车、舰船、建筑、电子、电气、纺织、造纸、医疗卫生、食品、日用化学品等领域广泛应用。在有机硅生产和储存过程中，会产生大量的含甲基氯硅烷的尾气，如不经处理直接排放，可能造成严重的安全事故，也会带来严重的环境污染。传统的甲基氯硅烷尾气的处理方法为一级水吸收法，吸收过程的主要在洗涤塔中进行，然而，此工艺存在一定缺陷。由于吸收过程为化学吸收，甲基氯硅烷会水解产生硅氧烷和氯化氢。其中，硅氧烷极易聚合，如果使用普通填料和塔盘容易出现堵塔现象。为解决堵塔现象，通常采用折流塔盘，但同时也限制了吸收过程传质效率，致使放空气体有刺激性气味。为使甲基氯硅烷尾气达标，必须要很大的液气比和大量的塔盘数，且直接采用洗涤塔处理，尾气量较大，洗涤塔设备尺寸很大，从而造成设备投资大，操作费用高，同时也增加了后期废水处理成本。另一方面，传统的吸收工艺中，吸收液储存池敞口设置，由于化学吸收的放热效应以及环境温度的变化，会使其中的硅氧烷和氯化氢等挥发至大气中，产生刺激性气味，污染大气环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺。通过本发明提供的方法，能够将尾气中的甲基氯硅烷分级水解处理，并保证尾气中氯化氢浓度降低至排放标准。和传统的吸收工艺相比，本发明工艺不但能提高吸收过程传质效率，也避免了吸收过程中的出现的设备堵塞问题以及装置区刺激性气味弥漫的现象。
实现本发明目的的技术方案是：
一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，其特征在于：甲基氯硅烷尾气经气体缓冲罐进入文丘里洗涤器洗涤，将甲基氯硅烷尾气中90％以上的甲基氯硅烷水解吸收生成硅氧烷，反应过度产生的胶状硅氧烷，被高度湍流的吸收水洗涤至水相中；出文丘里洗涤器的低浓度甲基氯硅烷尾气进入两段洗涤塔下塔进行吸收，在洗涤塔下塔，将尾气中的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收或中和；在洗涤塔上塔，用氢氧化钾溶液将尾气中少量的氯化氢、硅氧烷吸收达标后直接放空。
该工艺通过如下步骤实施：
1)甲基氯硅烷尾气经气体缓冲罐与来自2#储水池中的吸收液在文丘里洗涤器中接触，将尾气中90％以上的甲基氯硅烷进行水解吸收，水解产物转移至吸收液中，同时，吸收液通过文丘里洗涤器底部排入1#储水池；
2)出文丘里洗涤器的甲基氯硅烷进入两段洗涤塔下塔塔底进行吸收，在洗涤塔下塔采用折流板作为传质元件，将尾气中残留的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收，并排出水解产物，并将吸收液排入2#储水池中，同时，塔底循环泵将2#储水池中的吸收液循环至下塔塔顶循环使用；
3)出洗涤塔下塔的甲基氯硅烷尾气经升气盘进入洗涤塔上塔，采用散堆填料或穿流塔板作为传质元件强化吸收过程，此时，尾气中的氯化氢浓度很低，碱液自管网注入从上塔塔顶喷淋而下，中和塔顶的氯化氢，将尾气中的氯化氢进一步吸收达标后进行放空，同时，中部循环泵将升气盘上的液体循环至上塔塔顶或中部。
一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收设备，其特征在于：文丘里洗涤器采用可调式喉管，在文丘里洗涤器中，根据实际工况，通过可调式喉管控制甲基氯硅烷尾气的湍流程度并与吸收液进行多级逆流接触。
一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收设备，其特征在于：所述的上塔和下塔可以拆分为两个塔。
与现有技术相比，本发明涉及的工艺能够对甲基氯硅烷尾气进行梯级处理，其独到之处有：
1)采用文丘里洗涤器，强化化学吸收和水解物分离过程，将高浓度甲基氯硅烷尾气中的大部分甲基氯硅烷吸收，并将水解产物顺利排出，有效解决了水解产物硅氧烷聚合造成的系统堵塞问题，并降低了后续洗涤塔的操作负荷。
2)采用两段洗涤塔对低浓度甲基氯硅烷尾气进行吸收。在洗涤塔下塔采用折流板作为传质元件，将尾气中残留的甲基氯硅烷进一步吸收，并排出水解产物。在洗涤塔上塔，采用散堆填料或穿流塔板作为传质元件强化吸收过程，使排出尾气无刺激性气味。
3)对下部储水池设置盖板，并将水池上部气体送至洗涤塔下塔底部吸收，从而保证整个装置区无刺激性气味产生，满足环保要求。
4)其中含有胶装硅氧烷的液体主要的集中在1#储水池，方便清理。
5)其中向洗涤塔上塔塔顶注入碱液，从而提高尾气中氯化氢的吸收效果。
附图说明
图1是本发明设备的结构示意图。
附图标号说明：1-文丘里洗涤器；2-1#水池；3-吸收液泵；4-鼓风机；5-中部循环泵；6-两段洗涤塔；7-2#储水池；8-塔底循环泵；9-盖板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所涉及的技术和设备运行特性进行进一步说明。
一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，包括文丘里洗涤器1、两段洗涤塔6，鼓风机4，两个储水池、泵、以及其他配套设备。在文丘里洗涤器1和洗涤塔6下面分别设有1#储水池2和2#储水池7，两段洗涤塔6通过升气盘将洗涤塔分割为上塔和下塔；在下塔内设有折流板，在下塔塔底设置塔底循环泵8，将2#储水池7中的吸收液循环至下塔塔顶循环使用；在上塔内设有散堆填料或穿流塔板，在上塔设置中部循环泵5，将升气盘上的液体循环至上塔塔顶或中部；在2#储水池7和文丘里洗涤器1之间设有吸收液泵3；两个储水池上部加装盖板9，形成半封闭结构，并在盖板9上设置风机管路接口与鼓风机4连接，通过鼓风机4将两个储水池挥发出的氯化氢和硅氧烷等气体送入洗涤塔下塔塔底吸收，防止其扩散到大气中产生刺激性气味。所述的上塔和下塔可以拆分为两个塔。
文丘里洗涤器1采用可调式喉管，在文丘里洗涤器中，根据实际工况，通过可调式喉管控制甲基氯硅烷尾气的湍流程度并与吸收液进行多级逆流接触。
一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，其特征在于：甲基氯硅烷尾气经气体缓冲罐进入文丘里洗涤器洗涤，将甲基氯硅烷尾气中90％以上的甲基氯硅烷水解吸收生成硅氧烷，反应过度产生的胶状硅氧烷，被高度湍流的吸收水洗涤至水相中；出文丘里洗涤器的低浓度甲基氯硅烷尾气进入两段洗涤塔下塔进行吸收，在洗涤塔下塔，将尾气中的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收或中和；在洗涤塔上塔，用氢氧化钾溶液将尾气中少量的氯化氢、硅氧烷吸收达标后直接放空。
实施例1
某厂有机硅单体储罐区甲基氯硅烷尾气平均流量为1000Nm3/h，主要成分组成如下(只考虑氮气和氯硅烷)：氮气70.25wt％，甲基氯硅烷29.75wt％(包括一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷和三甲基一氯硅烷)，采用所述的工艺对该罐区尾气进行处理。
罐区甲基氯硅烷尾气自气体缓冲罐与来自2#储水池7的吸收液在文丘里洗涤器1接触，在文丘里洗涤器1中采用单级喷淋吸收操作方式。出文丘里洗涤器1的吸收液夹带着水解产物硅氧烷排入1#水池2，并将浮在水面上的聚合物收集。
出文丘里洗涤器1的甲基氯硅烷尾气(干气组成为如下：氮气97.12wt％，氯硅烷2.54wt％，氯化氢wt0.20％，硅氧烷0.14wt％)进入两段洗涤塔6。在洗涤塔下塔中，采用折流板作为传质元件，总板数为8，将尾气中的甲基氯硅烷进一步水解吸收。水解产物通过折流板顺利排入2#储水池7中，并将浮在水面上的水解产物硅氧烷进行收集。在2#储水池7中，吸收液经吸收液泵3打入文丘里洗涤器1的吸收液入口。此外，在洗涤塔下塔设置塔底循环泵8，将2#储水池7中的吸收液循环至下塔塔顶来增加喷淋密度，减少耗水量。
洗涤塔下塔顶端的尾气中除氮气外还有少量的硅氧烷、氯化氢以及微量的甲基氯硅烷。尾气经升气盘进入洗涤塔上塔进行进一步吸收。在上塔中，新鲜水从塔顶喷淋而下与甲基氯硅烷尾气接触，新鲜水的流量为1200m3/h。上塔中发生的吸收过程以物理吸收为主，选择散堆填料为传质元件来强化吸收传质过程，总填料层高度为2m。在洗涤塔上塔设置中部循环泵5，将升气盘上的吸收液抽出，循环至洗涤塔上塔塔顶增加喷淋密度。同时，碱液从上塔塔顶喷淋而下，确保尾气中氯化氢气体达标。出洗涤塔上塔的尾气直接达标放空。
另一方面，在1#储水池2和2#储水池7上方设置盖板9，使储水池处于半封闭状态。在盖板上方设置风机管路接口。在吸收过程中，鼓风机4开启(出口压力为10kpag，流量为500Nm3/h)，将水池上方挥发出的少量硅氧烷和氯化氢与空气送至洗涤塔下塔底部进行吸收，从而保证整个装置区无刺激性气味。
实施例2
某厂有机硅单体生产装置区的甲基氯硅烷尾气平均流量为4500Nm3/h，主要成分组成如下(只考虑氮气和氯硅烷)：氮气75.58wt％，甲基氯硅烷24.42wt％(包括一甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷以及少量四氯化硅等)，采用所述的工艺对该生产装置区的甲基氯硅烷尾气进行处理。
甲基氯硅烷尾气经气体缓冲罐与来自2#储水池7的吸收液在文丘里洗涤器1进行接触，在文丘里洗涤器1中采用三级喷淋吸收操作方式。出文丘里洗涤器1的吸收液夹带着水解产物硅氧烷等排入1#水池2，并将浮在水面上的聚合物收集。
出文丘里洗涤器1的甲基氯硅烷尾气(干气组成为如下：氮气98.22wt％，氯硅烷1.52wt％，氯化氢wt0.15％，硅氧烷0.11wt％)进入两段洗涤塔6。在洗涤塔下塔中，采用折流板作为传质元件，总板数为5个，将尾气中的甲基氯硅烷进一步水解吸收，水解产物通过折流板顺利排入2#储水池7中，并将浮在水面上的水解产物硅氧烷进行收集。此外，向2#储水池7中注入碱液，以中和吸收液中的氯化氢。同时，将2#储水池7中的吸收液经吸收液泵3打入文丘里洗涤器1的吸收液入口。此外，在洗涤塔下塔设置塔底循环泵8，将2#储水池7中的吸收液循环至下塔塔顶来增加喷淋密度，减少耗水量。
洗涤塔下塔塔顶的尾气中除氮气外还有少量的硅氧烷、氯化氢以及微量的甲基氯硅烷。尾气经升气盘进入洗涤塔上塔进行进一步吸收。在上塔中，新鲜水从塔顶喷淋而下与尾气接触，新鲜水的流量为5544m3/h。上塔中发生的吸收过程以物理吸收为主，选择穿流塔板为传质元件来强化吸收传质过程，塔盘数为5。在洗涤塔上塔设置中部循环泵5，将升气盘上的吸收液抽出，循环至洗涤塔上塔中部增加喷淋密度。出洗涤塔上塔的尾气直接达标放空。
另一方面，在1#储水池2和2#储水池7上方设置盖板9，使储水池处于半封闭状态。在盖板上方设置风机管路接口。在吸收过程中，鼓风机4开启(出口压力为5kpag，流量为800Nm3/h)，将水池上方挥发出的少量硅氧烷和氯化氢与空气送至洗涤塔下塔底部进行吸收，从而保证整个装置区无刺激性气味。
本发明提出的一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺已通过实施案例进行描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的结构和设备进行改动和适当变更与组合来实现本发明。特别需要指出，所有类似的替换和改动对本领域的技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (2)

1.一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，其特征在于：利用梯级吸收装置，甲基氯硅烷尾气经气体缓冲罐进入文丘里洗涤器洗涤，将甲基氯硅烷尾气中90%以上的甲基氯硅烷水解吸收生成硅氧烷，反应过度产生的胶状硅氧烷，被高度湍流的吸收水洗涤至水相中；出文丘里洗涤器的低浓度甲基氯硅烷尾气进入两段洗涤塔下塔进行吸收，在洗涤塔下塔，将尾气中的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收或中和；在洗涤塔上塔，用氢氧化钾溶液将尾气中少量的氯化氢、硅氧烷吸收达标后直接放空；
所述的梯级吸收装置包括文丘里洗涤器（1）、两段洗涤塔（6），鼓风机（4），两个储水池、泵、以及其他配套设备，在文丘里洗涤器（1）和两段洗涤塔（6）下面分别设有1#储水池（2）和2#储水池（7），两段洗涤塔（6）通过升气盘将洗涤塔分割为上塔和下塔；在下塔内设有折流板，在下塔塔底设置塔底循环泵（8），将2#储水池（7）中的吸收液循环至下塔塔顶循环使用；在上塔内设有散堆填料或穿流塔板，在上塔设置中部循环泵（5），将升气盘上的液体循环至上塔塔顶或中部；在2#储水池（7）和文丘里洗涤器（1）之间设有吸收液泵（3）；两个储水池上部加装盖板（9），形成半封闭结构，并在盖板（9）上设置风机管路接口与鼓风机（4）连接，通过鼓风机（4）将两个储水池挥发出的氯化氢和硅氧烷气体送入洗涤塔下塔塔底吸收，防止其扩散到大气中产生刺激性气味。
2.如权利要求1所述的一种处理甲基氯硅烷尾气的梯级吸收工艺，其特征在于：具体通过如下步骤实施：
1）甲基氯硅烷尾气自气体缓冲罐来，与来自2#储水池中的吸收液在文丘里洗涤器中接触，将尾气中90%以上的甲基氯硅烷进行水解吸收，水解产物转移至吸收液中，同时，吸收液通过文丘里洗涤器底部排入1#储水池；
2）出文丘里洗涤器的甲基氯硅烷进入两段洗涤塔下塔塔底进行吸收，在洗涤塔下塔采用折流板作为传质元件，将尾气中残留的甲基氯硅烷、以及水解产生的硅氧烷和氯化氢进一步吸收，并排出水解产物，并将吸收液排入2#储水池中，同时，塔底循环泵将2#储水池中的吸收液循环至下塔塔顶循环使用；
3）出洗涤塔下塔的甲基氯硅烷尾气经升气盘进入洗涤塔上塔，采用散堆填料或穿流塔板作为传质元件强化吸收过程，此时，尾气中的氯化氢浓度很低，碱液自管网注入从上塔塔顶喷淋而下，中和塔顶的氯化氢，将尾气中的氯化氢进一步吸收达标后进行放空，同时，中部循环泵将升气盘上的液体循环至上塔塔顶或中部。
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