蓄热式燃烧处理含二氯甲烷有机废气工程实例分析

孙永嘉，孙静静，张纪文

(南京大学环境规划设计研究院股份公司，江苏 南京 210093)

二氯甲烷沸点39.8 ℃，分子直径为3.3 Å，极性值3.4，室温易挥发，由于毒性低不易燃的优势，是一种广泛使用的溶剂。虽然二氯甲烷的毒性相对较低，但是呼吸进入人体可分解成为盐酸、一氧化碳和剧毒的光气，对人体健康的次生危害不容忽视[1]。二氯甲烷目前广泛应用于化工企业，且往往无法替代，由于二氯甲烷不溶于水、热值极低、对金属设备的腐蚀性极强，二氯甲烷属于VOCs治理领域的疑难杂症。十三五规划中明确提出，重点地区重点行业的VOCs排放量下降10%以上[2]，所以二氯甲烷的高效处置方式显得十分迫切。

由于二氯甲烷不溶于水所以吸收法不适用，含氯物质会毒化催化剂催化燃烧法也不适用，光催化和低温等离子法也无法有效去除二氯甲烷。目前处理含二氯甲烷有机废气的方法主要有冷凝法、吸附法[3-5]、生物处理法[6]和燃烧法，其中冷凝法对于饱和蒸汽浓度有一定效果，但是不凝尾气浓度一般也会达到数千毫克每立方，冷凝只能作为预处理；吸附法主要以改性颗粒活性炭和碳纤维为主，由于二氯甲烷沸点极低，一方面对二氯甲烷的吸附容量小，另一方面吸附的二氯甲烷很容易二次挥发再进入气相；生物法只适用于低浓度的二氯甲烷处理，且代谢的酸性产物会进一步影响后续净化效果；燃烧法是一种高效的处理方式，但是二氯甲烷的热值较低需要额外补充热量，同时需要重点关注是否会产生二噁英等强烈致癌物。

RTO(蓄热燃烧)由于能耗低、净化效率高、运行维护方便，是目前VOCs处理的一种主流技术。含二氯甲烷的VOCs，如果废气成分中不含苯环类物质，燃烧尾气一般不会产生二噁英[7]，盐酸和氯气的燃烧产物可以通过后续的碱洗进行高效处置。笔者结合以往工程经验，采用RTO处理含二氯甲烷和甲醇混合的VOCs，综合净化效率可以达到98%以上，尾气中未检出二噁英，盐酸和氯气含量远低于国家标准。系统运行费用较低，且与含氯尾气接触的主要为蓄热体，对系统腐蚀相对较低，本工艺对含二氯甲烷废气的处理具有较高的借鉴意义。

1 项目概况

企业已二氯甲烷和甲醇作为主要生产溶剂，生产工序主要包括：配料、静置、成膜、干燥等。根据实际调查，企业的储罐呼吸废气、反应装置和容器的放空废气、干燥排气、真空泵排气等均进行了收集，收集情况见表1所示。收集的废气中二氯甲烷浓度约1000 mg/m3，甲醇浓度约1500 mg/m3，总风量约20000 CMH。

表1 废气产污和收集处理现状

2 工艺流程

图1 废气处理系统工艺流程图

废气处理工艺流程主要分为以下几个阶段：

(1)废气经过过滤箱预处理和阻火器预处理，确保进入RTO的废气中颗粒物浓度小于5 mg/m3，同时处理系统和收集系统以及生产车间通过阻火器保证即便发生险情也不会蔓延。

(2)预处理后的有机废气进入三室RTO进行有效处理。

(3)经过燃烧处理后的尾气进入钢制的降温碱洗塔，将尾气温度进一步降低，同时中和二氯甲烷的燃烧产物盐酸和氯气。

(4)降温后的尾气进一步通过玻璃钢碱洗塔进行二次吸收处理，高效净化二氯甲烷的燃烧产物盐酸和氯气。

(5)有机废气经上述处理单元处理后，通过主风机高空排放。

3 主要技术参数

表2 废气处理系统主要设计参数

结合企业实际情况，在满足挥发性有机物无组织排放控制标准的各项要求下，确定废气处理系统的处理能力为20000 m3/h。各项运行参数如表2所示。

4 装置运行情况

处理系统调试完成正常运行时，第三方检测机构对处理系统进出口尾气进行了采样检测，结果如表3所示。检测结果表明，处理系统对二氯甲烷和甲醇的净化效率可以达到98%以上，各项参数可以达到设计要求。排放口二噁英未检出，盐酸和氯气远低于国家和行业的相关排放标准。

表3 废气处理系统进出口监测结果

5 经济分析

(1)处理系统(包括过滤器、阻火器、RTO、两级碱洗塔、风机等)，设备总投资190万元。

(2)装机功率100 kW，节能系数0.7；天然气最大用量75 Nm3/h；全年生产300天，24 h连续运行；电费0.75元/kW·h，天然气3.5元/Nm3，32%液碱0.12万元/吨；年冷启动30次，冷启动预热3 h；正常运行时只需要补充极少量的天然气。年运行费用为47万元/年。

6 结 论

采用RTO处理含二氯甲烷的有机气，对二氯甲烷和其他有机物的净化效率可以达到99%，二氯甲烷燃烧的副产物盐酸和氯气经过两级碱洗处理后浓度远低于相关标准要求。RTO处理二氯甲烷和甲醇混合废气不会产生二噁英。整套处理系统具有较高的经济和环境效益。