CN116726696A - 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺 - Google Patents

一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN116726696A
CN116726696A CN202310969480.1A CN202310969480A CN116726696A CN 116726696 A CN116726696 A CN 116726696A CN 202310969480 A CN202310969480 A CN 202310969480A CN 116726696 A CN116726696 A CN 116726696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
waste gas
temperature
stage
low
temperature condenser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310969480.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116726696B (zh
Inventor
章慧
黄文凤
赵君科
孙冬
刘同远
胡李兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sichuan Entech Environment Technology Co ltd
Original Assignee
Sichuan Entech Environment Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sichuan Entech Environment Technology Co ltd filed Critical Sichuan Entech Environment Technology Co ltd
Priority to CN202310969480.1A priority Critical patent/CN116726696B/zh
Publication of CN116726696A publication Critical patent/CN116726696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116726696B publication Critical patent/CN116726696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84—Biological processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D50/00—Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
    • B01D50/20—Combinations of devices covered by groups B01D45/00 and B01D46/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B01D53/44—Organic components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺，包括：预处理单元，膜浓缩单元，变温冷凝单元和生物塔，所述预处理单元与所述膜浓缩单元连接，所述膜浓缩单元还分别与所述生物塔和所述变温冷凝单元连接。所述变温冷凝单元包括温度依次降低的一级低温冷凝器、二级低温冷凝器和三级低温冷凝器，三级低温冷凝器的气体回流至二级低温冷凝器辅助二级低温冷凝器降温气体。火炸行业生产废气先通过预处理单元降温气体随后通过膜浓缩单元将气体分为高浓度VOCs气体和低浓度VOCs气体，随后对高浓度VOCs气体进行变温冷凝，对低浓度VOCs气体进行生物分解。本发明的系统和工艺节能、高效、安全，经本发明的工艺处理后火炸废气的排放的VOCs浓度≤60mg/m3。

Description

一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺
技术领域
本发明涉及环保治理技术领域，具体涉及一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺。
背景技术
本节中的陈述仅提供与本申请公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。
火工品是装有炸药的元件或装置，受一定的初始冲能作用即可燃烧或爆炸，以产生预期的功能。其种类有：火帽、底火、导火索、点火具、雷管、导爆索、曳光管和爆炸螺栓等。火工品在民用方面是石油开发、矿山开采、爆炸成型等作业中不可缺少的元件和装置，在经济建设方面发挥着巨大作用。另外，火工炸药也是各类武器系统必不可少的毁伤能源，是世界各国重要的战略物资。
然而，火工炸药工业是国防领域最严重的污染源之一，给环境造成了巨大压力。随着各国对环保要求的日益严格，火工炸药科研生产中的环保问题显得尤为突出，能耗高、污染大、环境事故频发已成为行业常态，这些都制约着行业的健康发展。
以TATB单质钝感炸药合成为例，其在合成过程中采用了大量的多环芳烃类(硝基苯、甲苯等)、醚类、酯类、酮类和烷烃类等各种有机溶剂，这些溶剂在一定的使用工况下产生含高浓度VOCs的尾气。如有机溶剂在造粒釜中，在温度和真空处理条件下，经真空缓冲罐、水环式真空泵排出，其VOCs排放浓度甚至高达30～3000g/m3，对环境及人体健康造成严重危害。
VOCs废气治理技术包括：低温等离子技术、吸附法、生物技术法、燃烧技术、冷凝技术、纳米材料净化技术、膜分离技术与膜基吸收净化技术等。目前，吸附+催化燃烧技术是VOCs废气处理中应用最为认可的高效技术之一，其对VOCs的处理最为彻底。但由于火工行业的特殊性，有机废气的浓度极高，按照理论分析，反应釜配套真空泵工作过程中，VOCs的排放浓度介于30～3000g/m3，甚至会出现更高的情况，远远超过了混合VOCs的爆炸下限。现广泛应用的吸附+催化燃烧技术应用于处理火工行业有机废气危险系数高，不利于工程安全。
生物技术法是利用以VOCs气体为养分的微生物的新陈代谢将废气进行降解，转化成二氧化碳和水等。该方法简单，投资小，运行费用较低，绿色环保，没有二次污染。但该方法降解速率较低，无法作为单一技术处理高浓度VOCs废气，并且生物菌种对有机物的降解专一，不具有普遍性，因此适用范围也受到了限制。
膜分离技术与膜基吸收净化技术是在给定的压力下，利用高分子膜的特性将废气进行渗透处理，使有机物从VOCs废气中分离。虽然该项技术投资较大，但是通过膜分离系统分离出来的有机溶剂回收利用价值较高，能够降低成本且节约资源。
冷凝技术通过降温使不同的组分液化，进而达到回收的目的，该技术可以降低VOCs废气的有机负荷，使得有机物的回收利用效果更好，效率高且可回收组分。但该技术在冷凝时需要将废气直降至-50℃左右，耗能大，耗费的成本较高。
由于VOCs废气的复杂性，单一技术的处理效果往往不能达到排放标准，通常需要几项技术的组合应用，以达到最佳的处理效果。火工品行业的VOCs种类包含酯类、醚类、酮类和烷烃类等，不同成分的VOCs物性差别较大，比如凝固点、沸点、饱和蒸气压、闪点、可燃点、爆炸极限和水溶性等，增加了废气净化工艺选择的难度。并且有机废气的流量波动大，在真空泵工作初始阶段，真空泵排放的流量接近真空泵的额定流量，随着反应釜真空度的提升，真空泵流量逐渐降低，在真空泵工作的结束阶段，真空泵流量接近为零，这使得净化效率十分不稳定；并且净化设备安装场地受限，火工行业属于易燃易爆的特殊行业，临近区域也大多划分为防爆区域，对废气净化装置的防爆防护等级要求较高，也增加了废气净化装置的投资费用，限制了VOCs治理工作的推进。
针对火工行业的VOCs治理，由于行业特殊性和VOCs排放特性，还没有一套经过充分验证的高效安全低成本净化工艺和成套设备，属于行业空白，因此本发明对火工行业的绿色低碳发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于：针对目前火工行业的VOCs治理工艺风险较大、成本较高、净化效率低的问题，提供了一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺，在提升了VOCs治理效率的情况下，还降低了火工行业的VOCs治理的成本。
本发明的技术方案如下：
一种火炸行业生产废气安全高效处理系统，包括：
预处理单元，
膜浓缩单元，用于浓缩分离废气中的VOCs；
变温冷凝单元，用于低温冷凝分离废气中的VOCs；和
生物塔，用于深度净化VOCs废气；
其中，
所述预处理单元与所述膜浓缩单元连接，所述膜浓缩单元还分别与所述生物塔和所述变温冷凝单元连接，
所述变温冷凝单元包括温度依次降低的一级低温冷凝器、二级低温冷凝器和三级低温冷凝器，所述一级低温冷凝器的出气管道与所述二级低温冷凝器的进气管道连通，所述二级低温冷凝器的出气管道与所述三级低温冷凝器的进气管道连通，
所述三级低温冷凝器的出气管道与所述二级低温冷凝器连接，使得述三级低温冷凝器的出气管道内的气体吸收所述二级低温冷凝器的进气管道内的气体的热量从而使得所述二级低温冷凝器的进气管道内的气体实现降温。
这样设置的有益之处在于：从三级低温冷凝器中输出的超低温气体能够吸收进入二级低温冷凝器中的气体的热量，进而二级低温冷凝器中的气体能够基于气体之间的简单热交换降温为低温气体，从而能够节省对二级低温冷凝器中的气体进行降温消耗的能量。这样的分级降温方式能够回收从三级低温冷凝器中输出的超低温气体的部分冷量，节约能耗，降低冷凝工艺的运行成本。
根据一种优选的实施方式，所述三级低温冷凝器包括至少两个，所述二级低温冷凝器的排气口设置有分流装置，所述分流装置设置有至少两个分支口，至少两个所述三级低温冷凝器分别与所述分流装置的分支口连接，对所述二级低温冷凝器输出的低温气体进行分流降温冷凝。
这样设置的有益之处在于：通过降低系统运行的负荷，提高制冷效率，避免不必要的能源耗费。
根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元中包括分离膜，所述分离膜为纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜。
本申请还提供一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，包括如下步骤：
步骤1：炸药生产废气进入预处理单元降温及去除废气中的液滴或水雾；
步骤2：经步骤1处理后的炸药生产废气进入膜浓缩单元将废气中VOCs进行浓缩分离，得到高浓度VOCs废气和低浓度VOCs废气；
步骤3：
步骤3.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元进行乙酸乙酯与乙酸丁酯的冷凝回收；
步骤3.2：步骤2中的低浓度VOCs废气进入生物塔进行深度净化。
步骤3.1和步骤3.2为同时进行的两条独立路线。
这样设置的有益之处在于：现有技术的冷凝过程多采用直接冷凝的方式进行物质回收，单次降温到-50℃左右，这样不仅需要大量的能耗来产生降温所需的冷量，并且在气体中待冷凝物质的浓度不高时，冷凝的整体效率较低，导致能量的利用率不高，使得冷凝工艺所耗费的成本巨大。本申请首先通过预处理单元对炸药生产废气进行降温和去除部分水雾，从而提高废气浓缩分离效率；随后再经过膜处理系统对VOCs废气中的待冷凝物质进行浓缩，将高浓度的VOCs废气再进行冷凝，从而提升冷凝工艺的处理效率和能量利用效率；而低浓度的VOCs废气直接进入生物塔进行生物净化，不再进行冷凝。生物塔处理所需的装置简单，成本低，并且处理后无二次污染，使用较低成本消除污染物质的同时还非常绿色；能够大大降低整体处理工艺所需的成本。
根据一种优选的实施方式，步骤3.1还包括如下子步骤：
步骤3.1.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元的一级低温冷凝器进行第一级降温冷凝，废气中部分VOCs冷凝，剩余为一级冷凝废气；
步骤3.1.2：步骤3.1.1中经第一级降温冷凝后剩余的VOCs废气进入变温冷凝单元的二级低温冷凝器进行第二级降温冷凝；废气中部分VOCs冷凝，剩余为二级冷凝废气；
步骤3.1.3：步骤3.1.2中经第二级降温冷凝的剩余的VOCs废气进入变温冷凝单元的三级低温冷凝器进行第三级降温冷凝；废气中的主要成分乙酸乙酯和乙酸丁酯冷凝，剩余为三级冷凝废气；
其中，所述步骤3.1.3中的三级冷凝废气流经所述二级低温冷凝器，与所述二级低温冷凝器内的一级冷凝废气进行换热，吸收所述一级冷凝废气的热量，使所述一级冷凝废气降温。
这样的设置方式的有益之处在于：所述三级冷凝废气中携带的冷量能够回传至一级冷凝废气而被再次利用，从而能够节省二级低温冷凝器制造冷量所需的能耗，并且减少三级冷凝废气中携带的冷量的浪费，从而提升整体的能量利用率，降低能耗和成本。乙酸乙酯、乙酸丁酯等高价值物质被再次回收利用，降低了物料成本。
根据一种优选的实施方式，所述三级低温冷凝器包括至少两个，所述二级低温冷凝器的排气口设置有分流装置，所述分流装置设置有至少两个分支口，至少两个所述三级低温冷凝器分别与所述分流装置的分支口连接，对所述二级低温冷凝器输出的低温气体进行分流降温冷凝。
这样设置的有益之处在于：通过降低系统运行的负荷，提高制冷效率，避免不必要的能源耗费。
根据一种优选的实施方式，所述预处理单元采用厢式或塔式结构，内部填充折板、塑料小球等组件用于去除废气中的雾滴。所述预处理单元能够降温废气，去除废气中的雾滴同时兼具各生产工段产生的废气调质功能。产生的废液进入废水处理系统进行净化，废气进入膜浓缩单元。
根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元包括分离膜，所述分离膜采用纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜，实现废气中的有机相和无机相的分离。经过膜分离，废气中的绝大部分有机物可通过膜孔进入冷凝系统，废气中的无机物及少量未通过膜孔的有机物则进入生物填料塔进行深度处理后达标排放。通过膜分离后的废气含水率进一步降低，后续冷凝工序得到的回收液中有机物的浓度更高。
根据一种优选的实施方式，所述生物塔内填充有N+1层生物填料，所述生物填料是以多孔轻质材料作为载体、以火炸药生产废水生化段产生的活性污泥作为有机质、加入高效生物菌剂进行曝气、混合、驯化、固定化等工序制成。
该生物填料，单体颗粒粒径25～35mm，堆积密度为850～950kg/m3，孔隙率40～50％，菌落总数1×109CFU。生物塔内废气流速0.6～0.8m/s，生物接触停留时间为6～8s，塔内设置喷淋循环液(工艺水)，并用雾化喷嘴将工艺水雾化，喷淋覆盖面积100～120％，以润湿填料为宜。生物塔底部设置喷淋液循环池，并配套设置循环泵。塔顶设置除雾器，用于去除废气中夹带的雾滴。
废气在填料层下面由下而上穿透填料层并与喷淋循环液逆流接触。废气中的有机物通过填料层时，被填料吸附并被附着在填料中的微生物吸收净化，转化成CO2及水。
这样设置的有益之处在于：由于微生物对物质的分解具有单一性，而由于不同行业的VOCs废气中的物质成分不同，使用常规的活性污泥培育出的相关微生物群落并不一定能够适应火炸行业的废气条件，其生存性能和分解活性都会受到影响而导致分解效率不高。本申请采用了火炸行业的废水生化处理系统中的活性污泥作为有机质，该活性污泥来自于与待处理的废气的有机物成分一致的废水处理系统，能够培育出更加适应本申请的火炸行业的废气的处理条件的微生物，保障微生物的生存性能和分解活性，提升其对废气的分解效率。
与现有的技术相比本发明的有益效果是：
1、低成本，处理效率高：VOCs排放浓度从30g/m3能够降至60mg/m3，处理效率高至99.8％；先通过膜浓缩升高VOCs废气中的成分浓度后，再进行冷凝回收，提升冷凝回收的效率，减少了不必要的能源耗费；通过使用一级冷凝废气与三级冷凝废气换热降温能够再次利用三级冷凝废气中携带的冷量，降低能耗；使用温度依次降低的一级、二级和三级低温冷凝器进行分阶段降温和设置多个三级低温冷凝器进行分流降温能够降低系统的整体负荷，提升制冷效率，降低能耗，节约成本。
2、安全性高，通过优化选择的工艺流程，通过预处理对废气进行降温，并且摒弃常规的高温热催化氧化方法，能够避免高浓度VOCs废气处理过程中的爆炸风险，使得整个工艺流程更加安全。
3、绿色环保：废气采用生物法深度处理，绿色环保，不产生二次污染。
附图说明
图1为一种火炸行业生产废气安全高效处理系统的示意图。
附图标记：1-预处理单元，2-膜浓缩单元，3-一级低温冷凝器，4-二级低温冷凝器，5-三级低温冷凝器，6-生物塔，7-制冷机，8-冷凝液排出泵，9-风机，10-变温冷凝单元。
具体实施方式
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种火炸行业生产废气安全高效处理系统，如图1所示，包括：预处理单元1、膜浓缩单元2、变温冷凝单元10和生物塔6。预处理单元1主要用于烟气降温去除废气中的雾滴同时兼具各生产工段产生的废气调质功能，产生的废液进入废水处理系统进行净化，废气进入膜浓缩单元2。膜浓缩单元2用于浓缩分离废气中的VOCs。变温冷凝单元10用于低温冷凝分离VOCs废气中的有用成分。生物塔6用于深度净化VOCs废气。
所述预处理单元1与所述膜浓缩单元2连接，所述膜浓缩单元2还分别与所述生物塔6和所述变温冷凝单元10连接。所述预处理单元1与所述膜浓缩单元2之间设置有风机9，经过所述预处理单元1预处理过的火炸行业生产废气通过风机9抽取送入膜浓缩单元2中。风机的设置能够作为系统流体输送的动力来源，同时设置于膜浓缩单元2前能够增加膜浓缩单元中膜两侧的气体压力，进而能够提升膜浓缩单元的分离速率。
根据一种优选的实施方式，所述变温冷凝单元10包括温度依次降低的一级低温冷凝器3、二级低温冷凝器4和三级低温冷凝器5，所述一级低温冷凝器3的出气管道与所述二级低温冷凝器4的进气管道连通，所述二级低温冷凝器4的出气管道与所述三级低温冷凝器5的进气管道连通，
所述三级低温冷凝器5的出气管道与所述二级低温冷凝器4连接，使得述三级低温冷凝器5的出气管道内的气体吸收所述二级低温冷凝器4的进气管道内的气体的热量从而使得所述二级低温冷凝器4的进气管道内的气体实现降温。
这样设置的有益之处在于：从三级低温冷凝器5中输出的温度为超低温气体能够吸收进入二级低温冷凝器4中的气体的热量，进而二级低温冷凝器4中的气体能够基于气体之间的简单热交换降温为低温气体，从而能够节省对二级低温冷凝器4中的气体进行降温消耗的能量。这样的分级降温方式能够回收从三级低温冷凝器5中输出的超低温气体的部分冷量，节约能耗，降低冷凝工艺的成本。
根据一种优选的实施方式，所述三级低温冷凝器5包括至少两个，所述二级低温冷凝器4的排气口设置有分流装置，所述分流装置设置有至少两个分支口，至少两个所述三级低温冷凝器5分别与所述分流装置的分支口连接，对所述二级低温冷凝器4输出的低温气体进行分流降温冷凝。
这样设置的有益之处在于：通过降低系统运行的负荷，提高制冷效率，避免不必要的能源耗费。
根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元2中包括分离膜，所述分离膜为纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜。
实施例2
本实施例提供一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，本发明以火炸行业产生的烟气为对象，其主要成分为乙酸乙酯、乙酸丁酯，占比达80％，此外，烟气中还含有石油醚、丙酮等成分。
本实施例提供的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，包括如下步骤：
步骤1：炸药生产废气进入预处理单元1降温及去除废气中的液滴或水雾；
步骤2：经步骤1处理后的炸药生产废气(VOCs浓度约20000mg/m3)进入膜浓缩单元2将废气中VOCs进行浓缩分离，得到高浓度VOCs废气(VOCs浓度约45000mg/m3)和低浓度VOCs废气(VOCs浓度200～400mg/m3)；
步骤3：
步骤3.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元10进行乙酸乙酯与乙酸丁酯的冷凝回收；
步骤3.2：步骤2中的低浓度VOCs废气进入生物塔6进行深度净化。
步骤3.1和步骤3.2为同时进行的两条独立路线。
这样设置的有益之处在于：现有技术的冷凝过程多采用直接冷凝的方式进行物质回收，单次降温到-50℃左右，这样不仅需要大量的能耗来产生降温所需的冷量，并且在气体中待冷凝物质的浓度不高时，冷凝的整体效率较低，导致能量的利用率不高，使得冷凝工艺所耗费的成本巨大。本申请首先通过预处理单元1对炸药生产废气进行降温和去除部分水雾，从而降低处理过程中VOCs废气爆炸的风险；随后再经过膜处理系统对VOCs废气中的待冷凝物质进行浓缩，将高浓度的VOCs废气再进行冷凝，从而提升冷凝工艺的处理效率和能量利用效率；而低浓度的VOCs废气直接进入生物塔6进行生物净化，而不再进行冷凝，生物塔6处理所需的装置简单成本低，并且处理后无二次污染，能够使用较低成本消除污染物质的同时还非常绿色；能够大大降低整体处理工艺所需的成本。
根据一种优选的实施方式，步骤3.1还包括如下子步骤：
步骤3.1.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元10的一级低温冷凝器3进行第一级降温冷凝，废气中部分VOCs冷凝，剩余为一级冷凝废气；
步骤3.1.2：步骤3.1.1中经第一级降温冷凝后剩余的VOCs废气进入变温冷凝单元10的二级低温冷凝器4进行第二级降温冷凝；废气中部分VOCs冷凝，剩余为二级冷凝废气；
步骤3.1.3：步骤3.1.2中经第二级降温冷凝的剩余的VOCs废气进入变温冷凝单元10的三级低温冷凝器5进行第三级降温冷凝；废气中主要成分乙酸乙酯和乙酸丁酯冷凝，剩余为三级冷凝废气；
其中，所述步骤3.1.3中的三级冷凝废气流经所述二级低温冷凝器4，与所述二级低温冷凝器4内的一级冷凝废气进行换热，吸收所述一级冷凝废气的热量，降温所述一级冷凝废气。
这样的设置方式的有益之处在于：所述三级冷凝废气中携带的冷量能够回传至一级冷凝废气而被再次利用，从而能够节省二级低温冷凝器4制造冷量所需的能耗，并且减少三级冷凝废气中携带的冷量的浪费，从而提升整体的能量利用率，降低能耗和成本。乙酸乙酯、乙酸丁酯等高价值物质被再次回收利用，降低了物料成本。
经膜浓缩后的含高浓度VOCs废气(30～40℃)先通过一级低温冷凝器3将温度降至4～10℃(制冷机7制冷)，而后4～10℃的一级冷凝废气进入二级低温冷凝器4将废气温度降至-10～-15℃(通过热交换原理对废气进行降温)，部分VOCs废气冷凝液化，通过冷凝液排出泵8排入废水处理系统。未液化的二级冷凝废气再进入三级低温冷凝器5将废气温度降至-40～-42℃。降温至-40℃，废气中的乙酸乙酯、乙酸丁酯等成分通过冷凝相变成液态并通过冷凝泵回用至生产段，剩余的三级冷凝废气回流至二级低温冷凝器4用于对4～10℃的一级冷凝废气的降温，三级冷凝废气中有机物的主要成分为丙酮及石油醚，-40℃三级冷凝废气热交换升温后与预处理后的原废气混合进入膜浓缩系统。
一级冷凝废气、二级冷凝废气和三级冷凝废气的温度的设置使得一级冷凝废气吸收三级冷凝废气的热量后温度能够降至二级冷凝废气的温度，从而二级低温冷凝器4无需连接外部的制冷机7便能够完成二级冷凝工作，能够充分利用三级冷凝废气中携带的冷量，最大程度节省能源，简化操作方式。
根据一种优选的实施方式，所述三级低温冷凝器5包括至少两个，所述二级低温冷凝器4的排气口设置有分流装置，所述分流装置设置有至少两个分支口，至少两个所述三级低温冷凝器5分别与所述分流装置的分支口连接，对所述二级低温冷凝器4输出的低温气体进行分流降温冷凝。
这样设置的有益之处在于：通过降低系统运行的负荷，提高制冷效率，避免不必要的能源耗费。
根据一种优选的实施方式，所述预处理单元1采用厢式或塔式结构，内部填充折板、塑料小球等组件用于去除废气中的雾滴。所述预处理单元1能够对降温废气，去除废气中的雾滴同时兼具各生产工段产生的废气调质功能。产生的废液进入废水处理系统进行净化，废气进入膜浓缩单元2。
根据一种优选的实施方式，所述膜浓缩单元2包括分离膜，所述分离膜采用纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜。经过膜分离，废气中的绝大部分有机物可通过膜孔进入冷凝系统，废气中的无机物及少量未通过膜孔的有机物则进入生物填料塔进行深度处理后达标排放。通过膜分离后的废气含水率进一步降低，后续冷凝工序得到的回收液中有机物的浓度更纯。
根据一种优选的实施方式，所述生物塔6内填充有N+1层生物填料，所述生物填料是以多孔轻质材料作为载体、以火炸行业废水生化处理系统中的活性污泥作为有机质、加入高效生物菌剂进行曝气、混合、驯化、固定化等工序制成。
该生物填料，单体颗粒粒径25～35mm，堆积密度为850～950kg/m3，孔隙率40～50％，菌落总数1×109CFU。生物塔6内废气流速0.6～0.8m/s，生物接触停留时间为6～8S，塔内设置喷淋循环液(工艺水)，并用雾化喷嘴将工艺水雾化，喷淋覆盖面积100～120％，以润湿填料为宜。生物塔6底部设置喷淋液循环池，并配套设置循环泵。塔顶设置除雾器，用于去除废气中夹带的雾滴。
废气在填料层下面由下而上穿透填料层并与喷淋循环液逆流接触。废气中的有机物通过填料层时，被填料吸附并被附着在填料中的微生物吸收净化，转化成CO2及水。
这样设置的有益之处在于：由于微生物对物质的分解具有单一性，而由于不同行业的VOCs废气中的物质成分不同，使用常规的活性污泥培育出的相关微生物群落并不一定能够适应火炸行业的废气条件，其生存性能和分解活性都会受到影响而导致分解效率不高。本申请采用了火炸行业的废水生化处理系统中的活性污泥作为有机质，该活性污泥与待处理的废气的有机物成分一致，能够培育出更加适应本申请的火炸行业的废气的处理条件的微生物群落，保障微生物的生存性能和分解活性，提升其对废气的分解效率。
实验例1
采用本申请的系统和工艺对某火炸生产单位的火炸生产废气进行处理：
其造粒工序产生的废气：风量：4000Nm3/h，VOCs浓度约为15000～20000mg/m3，主要成分为乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、丙酮、水。废气首先经预处理单元1后，废气中的含水率降至5％以下。而后经膜处理系统分离后，浓缩侧废气中VOCs浓度为40000～45000mg/m3，该废气经冷凝系统后废气中VOCs浓度降至4000～4500mg/m3，并回流至膜处理系统。膜系统分离后的低VOCs废气中VOCs浓度为200～400mg/m3，该废气经生物塔6处理后VOCs浓度＜60mg/m3。通过本净化系统，VOCs排放浓度从15000～20000mg/m3降至＜60mg/m3，处理效率高达99.7％。
从上述实验数据可以看出，本申请的火炸行业生产废气处理系统及工艺的去除效率高，安全高效，适于推广应用。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种火炸行业生产废气安全高效处理系统，其特征在于，包括：
预处理单元(1)，
膜浓缩单元(2)，用于浓缩分离废气中的VOCs；
变温冷凝单元(10)，用于低温冷凝分离废气中的VOCs；和
生物塔(6)，用于深度净化VOCs废气；
其中，
所述预处理单元(1)与所述膜浓缩单元(2)连接，所述膜浓缩单元(2)还分别与所述生物塔(6)和所述变温冷凝单元(10)连接，
所述变温冷凝单元(10)包括温度依次降低的一级低温冷凝器(3)、二级低温冷凝器(4)和三级低温冷凝器(5)，所述一级低温冷凝器(3)的出气管道与所述二级低温冷凝器(4)的进气管道连通，所述二级低温冷凝器(4)的出气管道与所述三级低温冷凝器(5)的进气管道连通，
所述三级低温冷凝器(5)的出气管道与所述二级低温冷凝器(4)连接，使得述三级低温冷凝器(5)的出气管道内的气体吸收所述二级低温冷凝器(4)的进气管道内的气体的热量从而使得所述二级低温冷凝器(4)的进气管道内的气体实现降温。
2.根据权利要求1所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理系统，其特征在于，所述三级低温冷凝器(5)包括至少两个，所述二级低温冷凝器(4)的排气口设置有分流装置，所述分流装置设置有至少两个分支口，至少两个所述三级低温冷凝器(5)分别与所述分流装置的分支口连接，对所述二级低温冷凝器(4)输出的低温气体进行分流降温冷凝。
3.根据权利要求1所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理系统，其特征在于，所述膜浓缩单元(2)中包括分离膜，所述分离膜为纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜。
4.一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：炸药生产废气进入预处理单元(1)降温及去除废气中的液滴或水雾；
步骤2：经步骤1处理后的炸药生产废气进入膜浓缩单元(2)将废气中VOCs进行浓缩分离，得到高浓度VOCs废气和低浓度VOCs废气；
步骤3：
步骤3.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元(10)进行乙酸乙酯与乙酸丁酯的冷凝回收；
步骤3.2：步骤2中的低浓度VOCs废气进入生物塔(6)进行深度净化；
步骤3.1和步骤3.2为同时进行的两条独立路线。
5.根据权利要求4所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，步骤3.1还包括如下子步骤：
步骤3.1.1：步骤2中的高浓度VOCs废气进入变温冷凝单元(10)的一级低温冷凝器(3)进行第一级降温冷凝，废气中的部分VOCs冷凝成液态，剩余为一级冷凝废气；
步骤3.1.2：步骤3.1.1中经第一级降温冷凝后剩余的VOCs废气进入变温冷凝单元(10)的二级低温冷凝器(4)进行第二级降温冷凝；废气中的部分VOCs冷凝成液态，剩余为二级冷凝废气；
步骤3.1.3：步骤3.1.2中的二级冷凝废气进入变温冷凝单元(10)的三级低温冷凝器(5)进行第三级降温冷凝；废气中的主要成分乙酸乙酯和乙酸丁酯冷凝成液态，剩余为三级冷凝废气；
其中，所述步骤3.1.3中的三级冷凝废气流经所述二级低温冷凝器(4)，与所述二级低温冷凝器(4)内的一级冷凝废气进行换热，吸收所述一级冷凝废气的热量，使所述一级冷凝废气降温。
6.根据权利要求5所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，所述一级冷凝废气的温度为10～4℃，所述二级冷凝废气的温度为-10～-15℃，所述三级冷凝废气的温度为-40～-42℃。
7.根据权利要求6所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，所述生物塔(6)内填充有N+1层生物填料，所述生物填料是采用多孔轻质材料作为载体，以火炸行业废水生化处理系统中的活性污泥作为有机质以及高效生物菌剂进行曝气、混合、驯化、固定化等工序制作而成。
8.根据权利要求4所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，所述生物填料，单体颗粒粒径25～35mm，堆积密度为850～950kg/m3，孔隙率40～50％，菌落总数1×109CFU。
9.根据权利要求5所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，生物塔(6)内废气流速0.6～0.8m/s，生物接触停留时间为6～8s。
10.根据权利要求4所述的一种火炸行业生产废气安全高效处理工艺，其特征在于，所述膜浓缩单元(2)包括分离膜，所述分离膜采用纳米分子筛分离膜或多孔玻璃态高分子分离膜或两种组成的复合膜。
CN202310969480.1A 2023-08-03 2023-08-03 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺 Active CN116726696B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310969480.1A CN116726696B (zh) 2023-08-03 2023-08-03 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310969480.1A CN116726696B (zh) 2023-08-03 2023-08-03 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116726696A true CN116726696A (zh) 2023-09-12
CN116726696B CN116726696B (zh) 2024-03-26

Family

ID=87906224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310969480.1A Active CN116726696B (zh) 2023-08-03 2023-08-03 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116726696B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206064080U (zh) * 2016-09-20 2017-04-05 中节能六合天融环保科技有限公司 一种有机废气净化回收一体化装置
CN107661684A (zh) * 2017-07-20 2018-02-06 中石化宁波工程有限公司 挥发性有机废气处理工艺
KR20200078876A (ko) * 2018-12-24 2020-07-02 서울과학기술대학교 산학협력단 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법
CN113499661A (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种挥发性有机物VOCs的治理装置及方法
CN115055032A (zh) * 2022-06-14 2022-09-16 江苏久膜高科技股份有限公司 一种针对轻质油油气回收治理的膜法集成装置及其工艺
CN115155237A (zh) * 2022-06-16 2022-10-11 广东智环盛发环保科技有限公司 一种用于处理化工库区废气的废气处理系统及其处理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206064080U (zh) * 2016-09-20 2017-04-05 中节能六合天融环保科技有限公司 一种有机废气净化回收一体化装置
CN107661684A (zh) * 2017-07-20 2018-02-06 中石化宁波工程有限公司 挥发性有机废气处理工艺
KR20200078876A (ko) * 2018-12-24 2020-07-02 서울과학기술대학교 산학협력단 휘발성 유기화합물 회수 장치 및 휘발성 유기화합물 회수 방법
CN113499661A (zh) * 2021-07-23 2021-10-15 陕西延长石油（集团）有限责任公司 一种挥发性有机物VOCs的治理装置及方法
CN115055032A (zh) * 2022-06-14 2022-09-16 江苏久膜高科技股份有限公司 一种针对轻质油油气回收治理的膜法集成装置及其工艺
CN115155237A (zh) * 2022-06-16 2022-10-11 广东智环盛发环保科技有限公司 一种用于处理化工库区废气的废气处理系统及其处理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN116726696B (zh) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105251311A (zh) 回收多组分高浓度小流量间断有机废气有效成分的方法
CN204746030U (zh) 适用于海洋平台的撬装式吸收二氧化碳气体的装置
CN106334411A (zh) 一种回收石化行业有机废气的方法及装置
CN113318557B (zh) 一种油气回收处理系统和油气回收处理方法
CN113175687A (zh) 一种烟气二氧化碳捕集提纯系统及方法
CN101235315A (zh) 一种油气回收、处理方法
CN113069891A (zh) 一种油气回收的方法
CN116726696B (zh) 一种火炸行业生产废气安全高效处理系统及工艺
CN109395534B (zh) 一种用于处理乙醇废气的方法及设备
CN107854955B (zh) 一种含烃废气回收工艺及操作控制方法
CN111589264A (zh) 一种有机溶剂废气压缩冷凝及其膜过滤回收装置
CN202246576U (zh) 一种油气低温冷凝吸收回收装置
CN110372084B (zh) 一种超临界水氧化系统回收co2的方法
CN210434233U (zh) 一种从有机排放气中分离有机物、氮气的节能环保系统
CN114887443A (zh) 一种油气冷凝回收结合rto的石化罐区废气处理系统和工艺
CN115055032A (zh) 一种针对轻质油油气回收治理的膜法集成装置及其工艺
CN212102346U (zh) 基于超临界水氧化技术的油基切削废液的处理及分离系统
CN209393027U (zh) 一种基于冷凝催化氧化的高浓度VOCs尾气达标排放处理装置
CN209771738U (zh) 一种液氮低温冷凝voc回收处理装置
CN205042330U (zh) 一种新型高效的有机溶剂回收系统
CN211328784U (zh) 一种油气回收系统
CN219922593U (zh) 一种油气回收净化系统
CN109589787A (zh) 一种基于冷凝催化氧化的高浓度VOCs尾气达标排放处理装置
CN110755994A (zh) 一种用于VOCs回收的废气治理系统
CN106731344B (zh) 一种过程防爆油气处理装置及油气处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant