【正文】 考 文 獻(xiàn) ..................................................... 41 致 謝 ........................................................... 43 1 1 緒論 工程概況 單位介紹 XX橡膠 輪胎有限公司（簡稱 “ 華輪 ” ）是全國第一家引進(jìn)技術(shù)專業(yè)生產(chǎn)子午線輪胎（萬力、萬里星、新迪） 的企業(yè)，公司年生產(chǎn)能力 500 萬條，是目前我國華南地區(qū)最大的子午線輪胎生產(chǎn)基地。 煉膠工藝流程 天然橡膠經(jīng)過烘膠、切片后 ，在 密煉機(jī) 內(nèi) 煉膠，其目的是適當(dāng)降低橡膠彈性，并使之具有一定的塑性。初煉膠經(jīng)稱量后投入 密煉機(jī)，再將部分化工原料經(jīng)稱量后投入密煉機(jī)，進(jìn)行混煉，經(jīng)壓片機(jī)出片后進(jìn)入膠片冷卻裝置，冷卻至室溫疊片，送膠料存放區(qū)存放。建廠以來 , 該廠的污染問題一直成為群眾投訴的熱點(diǎn)。 近年來，各級(jí)環(huán)保部門和 XX 橡膠 輪胎有限公司致力于解決廢氣污染擾民問題，先后建設(shè)了鍋爐廢氣和煉膠廢氣處理系統(tǒng)，在一定程度上減輕了污染，但仍然對(duì)周邊環(huán)境及附近居民存在影響。 系統(tǒng)處理風(fēng)量為 10000m3/h。 2020 年上半年，華輪公司投資 300 多萬元自主開發(fā)了 “ 煉膠尾氣活性炭吸附系統(tǒng) ” ，對(duì)工藝廢氣集中收集、除塵再經(jīng)活性炭吸附后排放。為更有效地消除異味，該公司從 2020 年 9 月至今，又先后和 7 家廢氣異味處理專業(yè)公司和科研機(jī)構(gòu)、高等院校進(jìn)行技術(shù)交流，尋求異味治理方案。 經(jīng)過分析，他們發(fā)現(xiàn)主要原因是前端袋式除塵裝置一直未能正常發(fā)揮效力，使等離子體工業(yè)有機(jī)廢氣凈化裝置不能正常工作。他們還從國外購進(jìn)了 500 噸環(huán)保膠， 在一定程度上減輕了污染，但問題仍未得到很好 地 解決，所排放的難聞?dòng)卸緩U氣仍對(duì)周邊環(huán)境及附近居民造成較為嚴(yán)重 的影響。 三苯、 甲硫醚 、甲硫醇、 CS H2S 均不允許直接排入大氣中。 （ 2） 編寫 設(shè)計(jì) 說明 計(jì)算 書。 A4 號(hào)圖紙：工藝流程圖；風(fēng)機(jī)控制線路圖。 4 2 煉膠廢氣凈化工藝的初步設(shè)計(jì) 煉膠廢氣凈化工藝流程方案分析 多組份煉膠廢氣中含有 碳黑塵 、膠粉為易燃性 、 易爆性物質(zhì) ， 清機(jī)油為易燃性液態(tài)物質(zhì)。 除塵器性能的 比較 及選擇 從氣體中去除或捕集固 態(tài)或液態(tài)微粒的設(shè)備稱為除塵裝置，或除塵器。 除塵器的性能對(duì)比主要從技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)兩方面來進(jìn)行。 如果要對(duì)除塵裝置進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，除了上面的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)外，還應(yīng)該考慮除塵裝置的安裝、操作、檢修的難易程度等問題。 [ 2] 表 不同 除塵器的分級(jí)效率的比較，表 器 的綜合性能比較。 （ 2） 除塵器內(nèi)部 沒有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng) 部件 ，維護(hù)、修理方便。C 的煙氣，而 以 耐火材料 作為 內(nèi)壁襯的除塵器則可以處理 500176。 （ 4） 可以承受內(nèi)、外壓力。 （ 6） 除塵器內(nèi)易于敷設(shè)耐磨、耐腐蝕內(nèi)襯，因而可以凈化含高腐蝕性粉塵的煙氣。 選用旋風(fēng)除塵器時(shí)，同時(shí)應(yīng)該注意以下問題： （ 1） 旋風(fēng)除塵器適用于 處理 凈化密度較大、粒度較粗（一般大于 5μ m）、非纖維性的粉塵，而對(duì) 于較細(xì)和纖維性的粉塵，其凈化效率較低（但細(xì)筒長錐形高效旋風(fēng)除塵器對(duì)細(xì)塵也有一定的凈化效果）。 （ 3） 對(duì)于非濕式 旋風(fēng)除塵器，不宜凈化黏結(jié)性粉塵，而且在處理相對(duì)濕度較高的含塵氣體是，應(yīng)注意避免因結(jié)露而造成的黏結(jié)。 （ 5） 由于通常旋風(fēng)除塵器是負(fù)壓運(yùn)行的，所以在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程匯總，應(yīng)特 別注意防止旋風(fēng)除塵器底部漏風(fēng)，必須選擇氣密性好的卸灰裝置，以避免除塵效率下降。 （ 6） 在并聯(lián)使用旋風(fēng)除塵器時(shí)，應(yīng)合理設(shè)計(jì)連接除塵器的分風(fēng)管和匯風(fēng)管，盡可能使進(jìn)入各旋風(fēng)除塵器的風(fēng)量相等、風(fēng)壓平衡。 （ 2） 袋式除塵器可以捕集多種干性粉塵，特別是在處理比電阻較高的粉塵時(shí)，比用電除塵器的凈 化效率高很多。 （ 4） 袋式除塵器規(guī)格多樣，使用靈活，可以適應(yīng)不 同 氣量的含塵氣體，其處理煙氣量可從幾立方米每小時(shí)到幾百萬立方米每小時(shí)。 （ 6） 運(yùn)行穩(wěn)定可靠，沒有污泥處理、廢水污染和液體冰凍等問題，操作、維護(hù)簡單。通常使用的濾料可耐溫 250176。煙氣溫度如果超過 280176。 7 （ 2） 處理高溫含塵煙氣時(shí)，需要采取降溫措施，會(huì)導(dǎo)致除塵系統(tǒng)復(fù)雜化和造價(jià)的提高；如果使用特殊濾料，將會(huì)增大投資費(fèi)用。用 袋式除塵器凈化煙氣時(shí)不能低于露點(diǎn)溫度，否則將會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象而堵塞布袋濾料的孔隙；處理露點(diǎn)很高的煙氣時(shí)，需要采取保溫或加熱措施。 （ 5） 袋式除塵器不同程度上存在著占地面積大、濾袋易損壞、換袋困難、勞動(dòng)條件差等問題。 電除塵器的性能特點(diǎn) 電除塵器的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 除塵效率高。目前，工業(yè)上已用的電除塵器，除塵效率達(dá)到 99%以上已屬常見。 （ 2） 可以處理的煙氣量大。 （ 3） 對(duì)煙塵濃度和粒徑分散度的適應(yīng)性比較好。能捕集小于 100μ m的不同粒徑的塵粒，對(duì)于 m的粉塵粒子仍有較高的除塵效率。 電除塵器都是由金屬構(gòu)件組成，因此可以適應(yīng)高溫環(huán)境。C 以下的煙氣時(shí)，可長期連續(xù)運(yùn)行。 （ 5） 電除塵 器的結(jié)構(gòu)簡單，氣流速度低，壓力損失小。 （ 6） 電除塵器的能量消耗比其他類型除塵器要低。h。電除塵器可以實(shí)現(xiàn)微機(jī)控制，遠(yuǎn)距離操作，減少維護(hù)工作量。 （ 8） 可以在高壓（可達(dá) 1013250Pa）或真空條件下操作。據(jù)估算，平均 1m2 的收塵面 積所需 鋼材 大約為 ~4t。電除塵器最適宜捕集比電阻 104~51010Ω凈化小于 104Ωcm 的粉塵粒子，除塵效率是很低的，此時(shí)，就必須對(duì)煙氣采取一定的調(diào)制措施，才能取得必要的效果。如要使用，需設(shè)置一級(jí)預(yù)除塵裝置。 （ 5） 需要高壓變電及整流控制設(shè)備，因有高壓操作，需特別注意人身 安全。 （ 7） 當(dāng)處理可燃?xì)怏w或捕集可燃顆粒時(shí)，有爆炸的危險(xiǎn)性。 濕式除塵器的性能特點(diǎn) 與其他除塵器相比濕式除塵器的優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 在耗用的能量條件下，濕式除塵器的除塵效率比干式除塵器的除塵效率高。 （ 3） 安全性好，可以處理可燃性的含塵氣體。 （ 5） 在除塵的同時(shí)，還可以去除氣體中的水蒸氣及某些有害氣態(tài)污染物，具有除塵、冷卻和 凈化的作用。 9 濕式除塵器的缺點(diǎn)： （ 1） 從濕式除塵器排出的沉漿或廢液需要處理，否則會(huì)造成二次污染。 （ 3） 在寒冷的地區(qū)，冬天使用濕式除塵器容易凍結(jié)，所以需要采取防凍措施。 （ 5） 多數(shù)情況下需要安裝除水器。 （ 7） 水源 不足的地方使用比較困難。 煉膠廢氣中的 碳黑塵、橡膠顆粒、煉膠粉塵等 塵 類物質(zhì)不具有親水性 ，不宜采用濕式除塵器。另外，本設(shè)計(jì)的處理風(fēng)量為10000m3/h， 小于 17000m3/h， 袋式除塵器的 投資費(fèi)用比電除塵器少 ，而且 袋式除塵器的除塵效率 也較 高，操作、維護(hù)簡單。 揮發(fā) 性有機(jī)物 污染控制方法 的 比較 及選擇 揮發(fā)性有機(jī)物（簡稱 VOCs），是一類有機(jī)化合物的統(tǒng)稱。其危害正被人們逐漸認(rèn)識(shí)，許多污染現(xiàn)象與危害都與其有關(guān)。燃燒法凈化時(shí)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是燃燒氧化作用及高溫下的熱分解。對(duì)化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)的生產(chǎn)裝置中所排出的有機(jī)廢氣，廣泛采用燃燒凈化的手段。由于有機(jī)氣態(tài)污染物燃燒氧化的最終產(chǎn)物是 CO2和 H2O，使用這種方法不能回收到有用的物質(zhì)，但由于燃燒時(shí) 放出 大量的熱，使排氣的溫度很高， 10 所以可以回收熱量。當(dāng)燃燒在有限空間內(nèi)迅速蔓延，則形成爆炸。 吸收（洗滌）法控制 VOCs 污染 溶劑吸收法采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑對(duì) VOCs 進(jìn)行吸收，再利用 VOCs 分子和吸收劑物理性 質(zhì)的差異進(jìn)行分離。 吸收劑必須對(duì)被去除的 VOCs 有較大的溶解性，同時(shí)吸收劑的蒸氣壓必須相當(dāng)?shù)汀? 冷凝法控制 VOCs 污染 冷凝法利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓這一性質(zhì)，采用降低溫度、提高系統(tǒng)的壓力或者既降低溫度 又 提高壓力的方法，使處于蒸氣狀態(tài)的污染物（如 VOCs）冷凝并與廢氣分離。冷凝法在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是當(dāng)體積分?jǐn)?shù)低于 106時(shí)，須采取進(jìn)一步的冷凍措施，使運(yùn)行成本大大提高。 通常用壓縮法使氣態(tài)有害物質(zhì)在臨界溫度和臨界壓力下變成液態(tài)，從而除去或 回收有害物質(zhì)，但由于費(fèi)用較高，目前使用較少。吸附操作已廣泛應(yīng)用于石油化工、有機(jī)化工的生產(chǎn)部門，成為一種重要的操作單元。 11 VOCs 污染控制的吸附工藝流程 見 圖 。當(dāng)吸附床Ⅰ內(nèi)的活性炭 飽和后，通過閥門轉(zhuǎn)換至吸附床Ⅱ進(jìn)行吸附。該法適用于處理中低濃度 VOCs 尾氣，吸附效果取決于吸附劑性質(zhì)、 VOCs 種類、濃度、性質(zhì)和吸附系統(tǒng)的操作溫度、濕度、壓力等因素。 生物法控制 VOCs 污染 生物法控制 VOCs 污染是近年發(fā)展起來的空氣污染控制技術(shù)，該技術(shù)已在德國、荷蘭得到 規(guī)?；瘧?yīng)用，有機(jī)物去除率大都在 90%以上。 國內(nèi)僅就生物滴濾塔運(yùn)行工況進(jìn)行了初探，生物法控制 VOCs 污染工藝尚未發(fā)展成熟。 三苯、甲醇、甲硫醇、 CS H2S 均屬于有毒有害 有惡臭 類物質(zhì)， 環(huán)保要求廢氣要除味達(dá)標(biāo)排放。 吸附設(shè)備特點(diǎn) 的 比較及選擇 吸附工藝按吸附劑在吸附器中的工作狀態(tài)可分為固定床、流動(dòng)床和沸騰（流化）床吸附過程。 移動(dòng)床吸附器 （ 1）固體吸附劑在吸附床中不斷移動(dòng)，固體和氣體都以恒定的速度流過吸附器； （ 2）處理氣量大，吸附劑可循環(huán)使用，適用于穩(wěn)定、連續(xù)、量大的氣體凈化； （ 3）吸附和脫附 連續(xù)完成； （ 4）動(dòng)力和熱量消耗較大，吸附劑磨損較為嚴(yán)重。 [ 8] 13 移動(dòng)床、流化床吸附器的使用范圍較廣泛，不受處理風(fēng)量、風(fēng)速等條件限制，但這兩種吸附器動(dòng)力和熱量消耗較大 ，吸附劑磨損較為嚴(yán)重。 固 定床吸附器按照床層吸附劑的填充方式可分為立式、臥式、環(huán)式幾種。吸附劑填充在具有 多孔的兩個(gè)同心圓筒構(gòu)成的環(huán)隙之間，因此具有比較大的吸附截面積。環(huán)式吸附器的特點(diǎn)是吸附器比較緊湊，吸附截面積大，且在不太高的流體阻力下具有較大的產(chǎn)生能力 ； 可以避免 立式吸附器引起 的 氣流阻力較大、能量消耗較大 以及 臥式吸附器操作過程中在吸附床表面容易產(chǎn)生氣流分布不均，引起溝流和短路現(xiàn)象， 故采用之 。天然礦產(chǎn)如活性白土、漂白土和硅藻土等，經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸?，就可形成多孔結(jié)構(gòu)直接作為 吸附劑 使用，一般用與石油制品的脫色和溶劑的精制等。合成無機(jī)材料吸附劑有活性炭、活性炭纖維、硅膠、活性氧化鋁和合成沸石分子篩等。 幾種常用吸附劑的物理性質(zhì)見下表 。漂白土是一種天然黏土，其主要成分是硅鋁酸鹽。將其碾碎和篩分，取其一定細(xì)度的顆粒即可作為吸附劑。 SiO2與 Al2O3比值比較低的白土，不經(jīng)酸化處理是沒有吸附活性的。用硫酸處理的工藝條件是，硫酸的濃度為 20%~40%，溫度為 353~383K，時(shí)間為 4~12h。 表 常見吸附劑的主要特性 物理性質(zhì) 吸 附 劑 種 類 活性炭 活性氧化鋁 硅膠 沸石分子篩 真密度 /(g/cm3) ~ ~ ~ ~ 表觀密度 /(g/cm3) ~ ~ ~ ~ 堆積密度 /(g/cm3) ~ ~ ~ ~ 平均孔徑 /A 15~50 40~120 10~140 比表面積 /% 700~1500 150~350 200~600 400~750 操作溫度上限 /K 423 773 673 873 再生溫度 /K 373~413 473~523 393~423 473~573 活性炭和活性炭纖維 活性炭是應(yīng)用最早、用途較廣的一種優(yōu)良吸附劑。孔徑分布一般為：活性炭 50A 以下，活性焦炭 20A 以下，炭分子篩 10A 以下。 活性炭是一種具有非極性表面，為疏水性和親有機(jī)物的吸附劑，故活性炭常常被用來吸附回收空氣中的有機(jī)溶劑和惡臭物質(zhì)，在環(huán)境保護(hù)方面用來處理工業(yè)廢水和治理某些氣態(tài)污染物。它是用超細(xì)的活性炭微粒與各種纖維素、人造絲、紙漿等混合制成的各種形態(tài)的纖維狀活性炭。對(duì)各種無機(jī)和有機(jī)氣體、水溶液中的有機(jī)物、重金屬離子等具有較大的吸附量和較快的吸附速率，其吸附能力比一般的活性炭高 1~10 倍，特別是對(duì)一些惡臭物質(zhì)的吸附量比顆?；钚蕴恳叱?40 倍左右。 15 表 工業(yè)用活性炭的物理性質(zhì) 吸附劑 真密度 /（ g/cm3） 顆粒密度 /（ g/cm3） 填充密度 /（ g/cm3） 空隙率/％ 細(xì)孔容積/cm3 /g） 比表面積/（ m2/g） 平均孔徑 /192。它是一種極性吸附劑，無毒，對(duì)多數(shù)氣體和蒸氣是穩(wěn)定的，浸入水或液體中不會(huì)溶脹或破碎，機(jī)械強(qiáng)度好。循環(huán)使用后，其物化性能變化很小。 硅膠 硅膠是一種堅(jiān)硬無定性鏈狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒，其分子式為 SiO2硅酸為親水性的極性吸附劑，而難于吸附非極性的有機(jī)物質(zhì)。硅膠的吸附熱很大，吸附水分是能夠放出大量的熱量，使硅膠溶劑破碎。 分子篩沸石 分子篩是一種人工合成的泡沸石，具有多孔骨架的硅鋁酸鹽結(jié)晶體，與天然泡沸石一樣是水合鋁硅酸鹽的 晶體 ，其化學(xué)通式： Mex/n[(Al2O3)x(SiO2)y]分子篩在結(jié)構(gòu)上有許多孔徑均勻的孔道與排列整齊