第一篇:技术:炼油企业恶臭废气治理技术
技术 | 炼油企业恶臭废气治理技术
恶臭作为一种环境公害,在世界范围内受到越来越多的关注。在日本,恶臭投诉仅次于噪声,占环保投诉案件量的第二位。石油炼制是一个恶臭污染较重的行业,近年来,我国炼油企业恶臭扰民案件迅速上升,有的恶臭污染甚至酿成公害事件,受到国家环保局查处。因此,开展炼油企业恶臭污染控制治理十分必要。
1、炼油厂恶臭污染物及其控制标准
恶臭是刺激人的嗅觉器官、引起不愉快或厌恶、损害人体健康的气味。抚顺石油化工研究院(简称FRIPP)在对多家炼油企业的恶臭污染调查中,曾测定、检出过硫化氢、甲硫醇、乙硫醇、甲硫醚、乙硫醚、二硫化碳、二甲二硫、氨、甲胺、二甲胺、三甲胺、苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、苯酚、甲酚、总硫、总烃、C1~C8。烃等物质和项目,可以将这些恶臭污染物归类为硫化物、烃类、氨、有机胺等。
我国炼油企业要控制上述恶臭污染物,应同时执行《恶臭污染物排放标准》(GBl4554-93)和《大气污染物综合排放标准》(GBl6297-1996)。
2、炼油厂恶臭污染源及其综合治理技术
炼油工业的恶臭污染源有10多种,其污染类型及治理技术有:
2.1碱渣湿式氧化脱臭
催化汽油碱渣、液态烃碱渣含有高浓度Na2S和有机硫化物(盐),pH>12,传统的处理方法是加酸调节pH到中性,进污水处理场处理。在碱渣加酸调pH过程中,产生高浓度H2S气体,极易造成恶臭污染和中毒事件。
2000年,FRIPP开发的碱渣湿式氧化处理技术通过了中石化组织的技术鉴定。这项技术能够在150~200℃,0.9~3.2MPa,用空气中的氧将碱渣中的硫化钠和有机硫化物氧化为硫酸钠,将部分有机物氧化为H2O和C02,脱除COD,防止碱渣中和处理时产生H2S恶臭气体。目前,这项技术已在国内近20家企业应用。
2.2焦化冷焦水密闭冷却循环使用
从焦化塔排出的冷焦水温度可达85℃以上,含有挥发烃、重油和焦粉等,按传统处理方法,冷焦水经过隔油池、敞开式空气凉水塔冷却到约50℃,返回焦化塔循环使用。其中,在隔油池或敞开式空气冷却过程中,散发出大量的恶臭气体,严重污染环境。
中石化组织华东理工大学等参与开发的冷焦水密闭处理技术,能够有效控制恶臭污染。这项技术的特点为:
(1)采用“高温水一低温水混合注水技术”,即把部分经过冷却处理的冷焦水注入高温来水中,控制水温在70℃以下,然后一起进入冷焦水隔油池或储罐,减少恶臭气体散发;
(2)在隔油池或储罐中,采用重力分离方法除去比水重的焦粉并去除一部分吸油后密度减小的焦粉和一部分浮油;
(3)采用旋流分离器强化分离密度接近于水的那部分焦粉和大量的重油;(4)用密闭式空气冷却器取代敞开式空气凉水塔,消除冷却过程的恶臭污染。目前,该技术已在近30套大型延迟焦化装置上推广应用。
2.3常减压“三顶气”压缩进瓦斯管网
中石化某分公司加工高硫原油后,其常减压蒸馏装置的“三顶气”排放量大幅度增加,减顶气不能完全进入加热炉作为燃料燃烧,剩余部分只能放空,对周围环境造成严重恶臭污染。
2005年,该分公司采取措施,将初馏塔顶提压至0.28MPa,尽量回收液态烃,同时确保初顶气直接进入系统瓦斯线去脱硫;将常顶气、减顶气用螺杆压缩机提压至0.20MPa进瓦斯线去脱硫,消除了减顶气直接排放造成的恶臭污染。
2.4污水处理场恶臭气体治理
石化污水处理场是重要的恶臭气体散发源,散发的恶臭污染物有硫化氢、有机硫化物、氨和挥发性有机物(VOC)等,按污染物浓度高低,可以将污水场恶臭气体划分为以隔油池废气为代表的高浓度恶臭气体和以曝气池废气为代表的低浓度恶臭气体。
为治理隔油池、调节池、浮选池、污油罐等散发的高浓度恶臭气体,FRIPP开发了“脱硫及总烃浓度均化—催化燃烧”处理技术。这项技术,采用多功能吸附剂,将废气中的绝大部分硫化物吸附脱除,防止催化燃烧催化剂中毒;通过多功能吸附剂对烃类化合物的吸附/解吸,使不断波动的有机物浓度得到稳定化处理;采用蜂窝状Pt/Pd贵金属催化剂,在反应器入口温度200~300℃,床层空速20000~40000h-1条件下,废气中的非甲烷总烃可以从2000~8000mg/m3降到l20mg/m3以下,净化气体无不良气味,符合GBl4554—93和GBl6297—1996排放标准。目前,该技术已在中石化广州分公司等6家企业推广应用。
为治理曝气池等散发的低浓度恶臭气体,FRIPP先后开发了适用于不同工况的洗涤—活性炭吸附法、生物滤塔法、吸附浓缩—催化燃烧法专利技术。
洗涤—活性炭吸附法,以污水场净化水或碱液为吸收剂,洗涤脱除废气中的水(碱)溶性污染物,不溶性的烃类化合物进入活性炭床层吸附去除。这种方法,可以将废气中总还原性硫化物(TRS)降到5mg/m3以下,将非甲烷总烃降到50mg/m3以下。饱和活性炭用120℃以上的高温蒸汽再生,重复使用。
生物滤塔法,以泥炭、活性炭、空心塑料球等为生物载体,接种微生物,通过控制适宜的温度、湿度和营养成分等,使填料上形成适宜的微生物群落,在恶臭气体通过生物填料床层时,利用微生物的新陈代谢达到脱臭目的。在镇海炼化污水场A/O池上进行的试验表明,硫化氢、甲硫醇、二甲二硫的去除率90%~l00%,苯系物去除率95%以上,净化气体达标排放。
在有隔油池等高浓度气体“脱硫及总烃浓度均化—催化燃烧”处理装置的情况下,FRIPP建议采用吸附浓缩—催化燃烧法处理曝气池等低浓度气体。即来自曝气池等散发的低浓度恶臭气体,首先采用污水场的废水(可调PH)洗涤,脱除硫化物、氨、酚等污染物,洗涤水进污水处理场处理;洗涤净化气再进活性炭罐吸附脱烃,饱和活性炭用来自催化燃烧装置的高温净化尾气再生,高温净化尾气携带再生脱附的烃类化合物进催化燃烧装置处理。
2.5酸性水罐和含硫油罐排放气的安全、控制和治理
酸性水,又称含硫含氨污水,通常夹带一定量的油品进入储罐,从储罐排出的恶臭气体中含有硫化氢、有机硫化物、氨、烃类化合物、水蒸气和空气。
恶臭污染比较严重的含硫油罐包括半成品油罐和污油罐,这类油罐排放的气体中主要含有硫化氢、有机硫化物、烃类化合物和空气。
恶臭气体中的硫化物能够与储罐内壁上的铁反应生成硫化亚铁,在空气和烃类化合物存在下,可能发生硫化亚铁自燃导致储罐爆炸。
为保障酸性水罐和含硫油罐的安全使用、减少和治理恶臭气体排放,FRIPP开发了如下技术:
(1)采用罐内惰性气体保护,保障酸性水罐和含硫油罐的使用安全。根据企业的实际情况,惰性气体可以是氮气、硫磺装置的SCOT尾气或经过净化处理的烟气。
(2)采取措施,减少恶臭气体排放。减排措施包括:
a)脱气罐。在酸性水进储罐之前,先进脱气罐,脱除在较高压力下溶于含硫污水中的硫化氢、低碳烃,气体排人低压瓦斯管网。
b)建立罐区罐顶气连通管网和缓冲罐。当一个罐进料,而另一个罐出料时,这两个罐之间通过管道和缓冲罐形成气体“呼”与“吸”的关系,减少废气排放量。c)控制来料温度,进入储罐的含硫污水或油品温度高,物料蒸气压就大,挥发排放的大气污染物就多,因此,降低来料温度将减少废气排放量。一般应在产生含硫污水或油品的车间将它们的温度冷却到45℃以下。
d)保持含硫污水在适当的pH值,通过控制污水中的氨与硫化氢的比例或加入适量氢氧化钠控制含硫污水的pH,可以减少硫化氢和氨的挥发量。
e)拱顶罐改为浮顶罐,拱顶罐改为浮顶罐,或罐区气体缓冲罐为浮顶气柜,可减少废气排放量。
(3)采用洗涤—冷凝—吸附工艺处理酸性水罐排放的恶臭气体。从酸性水罐排出的恶臭气体,首先进入洗涤器,用氨水或氢氧化钠溶液吸收脱除硫化氢,当吸收液中含有氧化剂时,能够同时脱除有机硫化物;从洗涤器排出的气体进入氨蒸发冷凝器,冷凝脱水和部分烃类化合物,液氨来自酸性水汽提装置的氨压缩机系统,蒸发产生的氨再返回去压缩循环;从冷凝器排出的气体进入活性炭床层吸附处理,净化气体达标排放,饱和活性炭用6~8kg/cm2过热水蒸汽再生,再生气冷凝为油—水两相,进酸性水罐,不凝气低压瓦斯管网。
(4)含硫油罐排放气处理。根据恶臭气体组成,含硫油罐排放气可选用吸附或洗涤一吸附等组合工艺。
2.6轻质油品装车过程的油气减排和回收 轻质油品、芳烃装车过程,易散发大量油气。液下装车、在油罐与槽车之间安装回气管路可以减少油气排放;针对不同的工况,排放的油气可以分别采用吸附法、吸收法、冷凝法和膜法回收,相对而言,前3种技术更成熟,在国内外应用也更多。目前,中石化组织开发的活性炭吸附法、专用溶剂吸收法都已实现工业应用;FRIPP设计开发的三级冷凝油气回收装置正在进行工业化应用试验,冷凝温度分别为一级4℃,二级—25℃,三级“—60℃,油气浓度30%~60%(V),以C3~c3组分为主,油气回收率80%~95%。
2.7汽油氧化脱硫醇尾气治理
汽油氧化脱硫醇尾气恶臭污染严重,它含有高浓度挥发性有机物、二甲二硫等有机硫化物、氧气和氮气,不能进瓦斯管网,进焚烧炉也有回火爆炸的危险,因此,国内炼油厂大多直接排放或高架排放。
为治理汽油氧化脱硫醇尾气和液态烃氧化脱硫醇尾气,FRIPP和中石化沧州分公司合作开发了“冷凝油气回收-不凝气蓄热燃烧”处理技术,建成尾气处理量200m3/h的工业化试验装置,工业化试验表明,冷凝油气回收率可达80%—90%,每天可回收轻质馏分油l~2t,不凝气油气浓度l%~3%,不凝气与适量空气混合一起进入蓄热燃烧装置处理,净化气体总烃浓度50~100mg/m3,符合GBl4554—93和GBl6297—1996排放标准。
2.8克劳斯尾气催化焚烧处理
克劳斯硫回收工艺尾气中含有一定量的硫化氢和有机硫化物,从安全和满足恶臭污染物排放标准的角度,必须焚烧后才能排放。
尾气焚烧有热焚烧和催化焚烧两种工艺。热焚烧温度650~850℃,燃料消耗较多,能耗高,操作条件不易控制,易发生炉膛超温、炉体变形事故,焚烧炉寿命较短。催化焚烧温度300~400℃,能耗和操作费用节约近50%,是一种安全、节能的新技术。目前,国内普遍采用热焚烧技术,国外法国石油研究院(IFP)、壳牌(Shell)和法国罗纳一普朗克公司都有催化焚烧技术,应用壳牌(Shell)技术的催化焚烧装置有30多套。
FRIPP开发的FCl—xx克劳斯硫回收尾气催化焚烧催化剂,能够在反应温度350℃、空速6000h-
1、水蒸汽3%~5%(v/v)、过氧系数1.5~2.0、硫化氢进气浓度约2000mg/L、羰基硫进气浓度约700mg/L时,硫化氢转化率>99.9%,二氧化硫生成率为70%~80%,羰基硫浓度不超过150mg/L时,其转化率高于70%。净化气体达标排放。
2.9设备和管阀件泄漏检测维修程序
Exxon公司的统计表明,炼油厂设备和管阀件泄露排放的挥发性有机物(VOC)占其VOC排放总量的40%~60%,常见的泄露点包括阀、泵、法兰、接头等,泄漏排放的污染物中相当一部分属于恶臭污染物。泄露是随机的,极少重复发生,目前国内还是通过人工肉眼观察来发现泄漏现象并进行处置。
在美国,已经建立了标准化的设备和管阀件泄漏检测维修程序(缩写LDAR),它有传统LDAR和SmartLDAR两种,传统LDAR采用EPA方法21(挥发性有机物泄露检测),用手持式仪器(如有机蒸汽分析仪、有毒蒸汽分析仪、光离子检测器等)定期检测每个部件;现行惯例是每个季度巡检一次,根据泄漏的污染物浓度、执行的维修等级和泄漏部件,决定是否处置和采用何种处置方式。
目前,FRIPP和中石化金陵分公司正在参照美国标准,建立我国炼油企业的LDAR,并将在金陵分公司1~2个恶臭污染严重的车间进行应用示范。
2.10停工检修恶臭污染控制和治理
众所周知,炼油厂停工检修过程易发生恶臭污染事故,目前,国内企业通过建立停工检修恶臭污染控制制度,注意施工期天气状况,吹扫蒸汽进冷凝器处理,使用专用溶剂清洗等措施来减少恶臭气体排放。对检修过程中,因为蒸汽吹扫、蒸罐或热空气吹扫而产生的恶臭气体,FRIPP正在开发移动式(冷凝、吸收、吸附、催化燃烧)处理装置,可用于不同企业、不同装置的停工检修过程。
3、结语
十年来,我国开发应用的炼油企业恶臭污染综合治理技术有:碱渣湿式氧化、焦化冷焦水密闭冷却、常减压“三顶气”压缩进瓦斯管网、污水处理场废气催化燃烧、轻质油品装车过程油气减排和冷凝回收、酸性水罐和含硫油罐排放气洗涤—冷凝—吸附、汽油氧化脱硫醇尾气冷凝回收油气—不凝气蓄热燃烧等;正在研究开发的有克劳斯硫回收尾气催化燃烧、设备和管阀件泄漏检测维修程序(LDAR)等。
随着我国社会和经济的快速发展,以及人民对生活环境质量要求的不断提高,我国炼油企业恶臭污染治理技术达到一个更高的水平。
第二篇:特种废塑料炼油技术
特种废塑料炼油设备
一.原料来源
随着信息时代的来临,通信事业迅速发展,导致配套的所需材料----通信电缆发生深刻变革。以应用领域分,有市话电缆,海底电缆及电视共用天线CATV,以电缆结构分绝缘料和护套料护套料不仅用于电缆,也用于光缆。各国聚烯生产厂家竟相开发新的品种,替代产品多种多样,原来的通信电缆被迫替换。这些产品怎么处理呢?
二.处理办法
1.做成塑料颗粒,有些塑料不能作成颗粒如电缆的护套料等,又怎么办呢?
2.炼油,像海底电缆炼油,但炼油的工艺比较复杂,一般需要裂解,精馏,调和成燃料油。有没有好的办法呢?
三.特种废塑料炼油
1.像海底电缆用常规的裂解方法可以炼油,采用专用催化剂可以一步法制取燃料油。但对于部分电信电缆和光揽常规裂解法就不能裂解出燃料油了。
2.有人做过也许现在正在做,把电信电缆按常规方法进行裂解,做出的产品是:很浑浊的液体,在生产中发现:管壁很快被白色的像蜡一样的物资粘壁堵塞,造成安全隐患,原因何在?
3其实你不知道你在炼出了一种很高级的燃料油,这种油闪点,十六烷值都很高。能调出内燃机用的柴油成品,你看到的只是一种混合物,这种电缆按常规生产,但必须采用专用的特效催化剂才能生产。
四.效益分析
原料价格:800元/吨催化剂100元水电 50元工人工资3*40元=120元 其它损耗50元/天总计:1120元
收益:原料钢丝 800元回收燃料油1吨*50%=0.5吨*3700元/吨=1850元
每吨利润:1850元—1120=730元
每天按生产4吨原料730元*4吨=2920元
月收入能达到2920*30天=8万元
五.欢迎考擦此项目:我公司现供应设备及技术,提供催化剂配方。如你处有像这种电信电缆按常规不能炼油的原料请速告诉本公司,本公司在很短的时间内会为你解决。看不眼的垃圾料那是放错地方的黄金,前面的钞票,后面的人总拿的比前面的少。先干的先富是个硬道理。
本公司提供各种废塑料炼油,废橡胶炼油,废机油炼油,生物柴油,饲料油等炼油技术及设备,各种脏油的脱色技术,除味技术,稳定剂,降凝剂,降酸剂,各种炼油高效催化剂。联系电话:0374-7699686***
联系人:文洁【经理】
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第三篇:污水处理站废气利用及恶臭治理措施
污水处理站废气利用及恶臭治理措施
污水处理站废气利用
将沼气收集至沼气柜自动点火燃烧,将沼气燃烧的热能综合利用,污水处理厌氧阶段每天产生的1500m3沼气通过燃烧放热,既解决了沼气的环境污染,又利用了沼气的热能产生蒸汽。沼气中含60%~70%甲烷,含热值约23000~27000kJ/m3。当利用沼气燃烧锅炉时,1m3沼气可代替煤炭1.0kg。
恶臭治理措施
臭气来源:恶臭发生源主要是预处理间(格栅井)、厌氧处理部分和好氧进水部分、污泥处理部分(储泥池、污泥浓缩池、污泥脱水机房)。
恶臭气体的收集:为了有效地处理恶臭气体,首先是要有效的收集。针对恶臭源的具体情况,要求预处理间和污泥处理间以封闭建筑物收集气体,而好氧进水部分则以加罩收集为主,收集效率不低于90%。
恶臭气体的处理措施:在预处理部分、厌氧处理部分和好氧进水部分、污泥处理部分的构筑物上设有废气排气系统,将废气送至废气吸收塔底部,废气管道采用玻璃钢材质,使用碱液作为循环使用的吸收剂,由底部泵送自塔上部喷淋,使废气得以净化,净化效率不低于90%,然后通过15m高排气筒排放。H2S和NH3净化后满足《恶臭污染物排放标准》。
第四篇:铁合金厂废气处理技术
铁合金厂废气处理技术
空气净化技术:
一、铁合金厂的来源及特点
铁合金厂主要来源于矿热电炉、精炼电炉、焙烧回转窑和多层机械焙烧炉,以及铝金属法熔炼炉。铁合金厂的排放量大,含尘浓度高。废气中90%是Si02,还含有SO2、CI2、NOx、CO等有害气体。铁合金厂废气的利用价值较高。
二、矿热电炉废气治理技术 1.半封闭式矿热电炉废气治理
(1)热能干法处理法硅铁矿热电炉废气所含的热能相当于电炉全部能力输入的40%~50%。故一般设置余热锅炉废气显热产生蒸汽,供给工艺或民用。废气从余热锅炉中出来后,进入>袋式净化后排入大气。
(2)非热能回收干法处理法一般变压器容量大于6000kVA的大中型电炉半封闭式烟罩,出口温度控制在450—550℃左右,进入列管自然冷却器,其出口温度小于200℃,然后,进入预扑击火星或直接进入,其废气净化设备采用吸入式或压入式分室反吹;对于变压器容量小于6000kVA的半封闭式矿热电炉,则不设列管冷却器,采用在半封闭式烟罩内混入野风。控制废气温度小于200℃直接进入袋式除尘器,净化后废气的含尘量小于50mg/m3,其可采用机械回转反吹扁袋除尘器。2.封闭式矿热电炉废(煤)气治理(1)湿法电炉废(煤)气治理
①“双文一塔”湿法净化法该法是挪威技术。它采用两级文丘里洗涤器和一级脱水塔对废气加以净化,净化效率高。
②“洗涤机”湿法净化法该流程是德国马克的净化工艺。其洗涤设备主要为多层喷嘴复喷型洗涤塔及蒂森型煤气洗涤机。
③“两塔一文”湿法净化法该法是矿热荒煤气由煤气上升导管导出,经集尘箱除去大颗粒烟尘后,进入喷淋洗涤塔经初步净化,并使煤气温度降至饱和温度,消除了高温、火星,并被初步净化;然后饱和温度下的煤气进入文丘里洗涤器内槽;净化后的气体进入脱水塔使气水分离,并收集夹带于水中的尘粒,使煤气净化。其出口含尘量为40~80mg/m3。煤气洗涤水污水处理设施基本循环使用。
(2)干法电炉费(煤)气治理该法是采用旋风除尘器和袋式除尘器处理废气的方法。干法可消除洗涤废气、污泥等二次污染。
(3)矿热电炉出铁口废气治理对半封闭式矿热电炉,可在出铁口上方设置局部集烟罩,将废气如送入电炉废气治理主系统中,一并净化处理。也可以将废气送入半封闭罩内,作为电炉半封闭工作门的气封源;对封闭式矿热电炉,在出铁口上方设置局部集烟罩,采取独立的净化系统。
三、钨铁电炉废气治理
钨铁电冶炼炉产生的废气主要采用干法净化法加以净化。它采用吸入式低气布比反吹风袋式除尘器
四、钼铁车间废气治理 1.多层机械焙烧废气治理
钼精矿焙烧过程产生的废气含有入炉精矿5%的矿粉,还含有铼和二氧化硫,故处理钼精矿焙烧废气时,设置净化效率高于98%的干式除尘器以回收钼;其次,废气含铼是以氧化生华气态出现,当温度降至100%以下时,大部分铼呈1μm左右的细颗粒,故须设置湿法净化设施,当废气经过它时,废气中的三氧化硫经喷淋除尘器、湿式电除雾器和捕集器后,生成硫酸。硫酸和Re2O7生成铼酸液,再经过二级复喷复挡器的反复多次吸收,当铼酸达到富集浓度后,送制铼工段回收铼。最后,废气中的SO2采用氨为吸收剂吸收除去。2.钼铁熔炼炉废气治理
钼熔炼废气的治理一般采用干法净化设施。净化设备采用大型压入式低气布比反吸风袋式除尘器,除尘器一般配备涤纶针刺毡或涤纶布。
五、矾铁车间回转窑废气治理
矾渣焙烧回转窑废气含有氯气、二氧化硫和三氧化硫等有害气体,以及矾渣和矾精矿粉。故在处理该废气时还需回收矾尘。该废气治理一般有以下两种工艺流程。1.干式处理法
该法是采用旋风分离器和干式电除尘器净化废气中的尘,但是不回收氯气和硫有害物。图22是钒渣焙烧回转窑废气治理不回收CL2和SO2的工艺流程。2.湿式处理法
该法是在干法的基础上,再增加洗涤塔和湿式电除尘器,以再除去氯气和二氧化硫。
六、金属铬熔炼炉废气治理
金属铬熔炼炉废气主要采用干、湿两级组合旋风除尘器来治理。第一级旋风分离器主要收集粗颗粒的Cr203干尘后,进入淋洗除尘器净化,淋洗液循环使用富集Na2Cr204进行回收。
第五篇:生物工程工厂废气处理技术
生物工程工厂气体污染及治理技术
2011级生物技术 夏园星
(一)二氧化碳的回收利用
二氧化碳是碳的两种氧化物之一,是一种无机物,是空气中常见的化合物。二氧化碳的化学式为CO2,相对分子质量是44。二氧化碳的沸点低(-78.5 ℃),常温常压下是一种无色无味气体,密度1.977g/cm3,比空气大,能溶于水,20 ℃时每100体积水可溶88体积二氧化碳。液体二氧化碳在加压冷却时可凝成固体二氧化碳,俗称干冰,干冰密度为1 500 kg/m3,是一种低温致冷剂。1.二氧化碳的危害
在人体内,二氧化碳起着调节呼吸的作用。氧对呼吸运动影响不大,而血液中二氧化碳的含量却对呼吸的调节起着特别明显的作用。呼吸中枢对二氧化碳浓度的改变很敏感,当血液中二氧化碳分压稍高时,呼吸即加深加快,通气量增加;稍低时则变浅变慢,通气量减少。二氧化碳虽然没有毒性,但是由于它的存在影响了人或动物体对氧的摄取,使机体内氧合血红蛋白减少,造成窒息,严重时可引起死亡。2.二氧化碳的用途
气体二氧化碳用于制碱工业、制糖工业,并用于钢铸件的淬火和铅白的制造等。二氧化碳在焊接领域应用广泛.如:二氧化碳气体保护焊,是目前生产中应用最多的方法。固态二氧化碳俗称干冰,升华时可吸收大量热,因而用作制冷剂,如人工降雨,也常在舞台中用于制造烟雾。二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧,常温下密度比空气略大,受热膨胀后则会聚集于上方.也常被用作灭火剂,但Mg燃烧时不能用CO?来灭火,因为:2Mg+CO?=2MgO+C(点燃)
二氧化碳是酸性氧化物,可跟碱或碱性氧化物反应生成碳酸盐。跟氨水反应生成碳酸氢铵。无毒,但空气中二氧化碳含量过高时,也会使人因缺氧而发生窒息。绿色植物能将二氧化碳跟水在光合作用下合成有机物。二氧化碳可用于制造碳酸氢铵、小苏打、纯碱、尿素、铅白颜料、饮料、灭火器以及铸钢件的淬火。二氧化碳在大气中约占总体积的0.03%,人呼出的气体中二氧化碳约占4%。实验室中常用盐酸跟大理石反应制取二氧化碳,工业上用煅烧石灰石或酿酒的发酵气中来获得二氧化碳.3.二氧化碳的生产
发酵生产排出的二氧化碳纯度可达99%以上,但由于含有少量的醇类醛类、酯类、以及有机酸等杂质,因此必须经水、高锰酸钾溶液洗涤,活性炭硅胶或分子筛等吸附剂净化干燥后,再经造气压缩机压缩成液体二氧化碳装瓶使用或售出。国外已开始使用大型恒温贮罐和槽车装运低温二氧化碳,以提高制冷量和工作效率,降低成本,减轻劳动强度。
液体二氧化碳经蒸发,可得到雪状干冰,但雪状干冰升华较快,体积太大。而经压冰机可制得晶状干冰。这种干冰运输方便,制冷量大,因而扩大了二氧化碳的应用范围。啤酒厂也可生产大量二氧化碳供出售和自用。每百升啤酒可回收3~5kg二氧化碳。当前我国啤酒厂多用压缩空气背压和冲管道,而将发酵生成的高纯度二氧化碳白白放掉,这十分可惜。
二氧化碳生产设备已有专业厂生产,可直接购买。二氧化碳生产的简要过程如下: 由发酵罐来的CO2→净化→干燥→压缩→液体CO2→装瓶→使用或出售 ↓
蒸发→雪状干冰→压冰机→晶状干冰 4.二氧化碳的处理技术
二氧化碳的处理技术一般分可为从大气中分离固定和从燃放气中分离回收两大类。现阶段, 从大气中分离固定二氧化碳技术主要有生物法, 而从燃放气中分离回收二氧化碳技术主要有物理法、化学法和物理-化学法等。
一、物理法
物理法分离处理二氧化碳技术主要有:物理吸收法、膜分离法、变压(变温)吸附法、海洋深层储存法和陆地蓄水层(或废油、气井)储存法等。
(1)物理吸收法: 通过交替改变二氧化碳与吸收剂(有机溶剂)之间的操作压力和操作温度以实现二氧化碳的吸收和解析, 从而达到分离处理二氧化碳的目的。在整个过程中不发生化学反应, 因而所需的能量消耗相对较少。一般讲来, 有机溶剂吸收二氧化碳的能力随着压力增加和温度下降而增大, 反之则减小。物理吸收法其关键在于确定优良的吸收剂。对吸收剂的要求是: 对二氧化碳的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、化学性能稳定。常见吸收剂有丙烯酸酯、N-甲基-2-D 吡咯烷酮、甲醇、乙醇、聚乙二醇及噻吩烷等高沸点有机溶剂, 以减少溶液损耗和蒸气外泄。
(2)膜分离法: 膜分离法是利用一些聚合材料, 如醋酸纤维和聚酰亚胺等制成的薄膜对不同气体具有不同的渗透率这一特性来分离气体, 其中包括分离膜和吸收膜两种类型。其推动力是膜两边的压差。其工艺流程如图所示
工业上用于二氧化碳分离的膜材质主要有醋酸纤维、乙基纤维素、巨苯醚及聚砜等。近些年来, 随着材料科学的迅速发展, 涌现出不少性能优异的新型膜质材料, 如聚酰亚胺膜、聚苯氧改性膜、二胺基聚砜复合膜、含二胺的聚碳酸酯复合膜及含相对分子质量低的丙烯酸脂的浸膜 等, 它们均表现出了良好的二氧化碳渗透性。随着高分子材料的不断发展和制膜技术的不断完善, 膜分离法在从燃放气中分离二氧化碳方面一定会大有作为。
(3)变压(变温)吸附法: 吸附法是利用固态吸附剂(活性炭、天然沸石、分子筛、活性氧化铝和硅胶等)对原料混合气中的二氧化碳进行有选择性的可逆吸附作用来分离回收二氧化碳的技术。吸附法主要包括变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)。吸附剂在高温(或高压)条件下吸附二氧化碳, 降温(或降压)后将二氧化碳解吸出来, 通过周期性的温度(或压力)变化, 实现二氧化碳与其他气体的分离。采用吸附法时, 一般需要多座吸附塔并联使用, 以保证整个过程中能连续地输入原料气, 连续地取出二氧化碳气及未吸附气体, 其流程如图所示。
现阶段, 变压吸附法发展较为迅速, 大型工业化吸附装置已投入使用, 其二氧化碳分离效率可达99% 以上。在化肥、石化等工业中的应用极其广泛。在国内, 西南化工研究院技术力量雄厚, 在变压吸附研究、开发、设计、安装方面, 处于领先地位。
二、化学法
化学法分离处理二氧化碳主要包括化学吸收法及碳氢化合物转化法等。
(1)化学吸收法: 化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应, 二氧化碳进入溶剂形成富液, 富液进入脱吸塔加热分解出二氧化碳, 吸收与脱吸交替进行, 从而实现二氧化碳的分离回收。其关键是控制好吸收塔和脱吸塔的操作温度和操作压力。化学吸收法所用化学溶剂一般为K2CO3水溶液或乙醇胺类的水溶液。热K2CO3 法包括苯非尔德法(吸收溶剂中K2CO3 质量分数为25% ~ 30% , 二乙醇胺1% ~ 6%, 加适量V2O5 作催化剂和防腐剂)、砷减法(VetroCokes 法, K2CO3 质量分数23%, As2O3 12% ,或用氨基乙酸和V2O5 代替As2O3)、卡苏尔法(Carsol 法, K2CO3、胺、V2O5)和改良热碳酸钾法(Cata Carb 法, K2CO3、乙醇胺盐、V2O5)。以乙醇胺类作吸收剂的方法有MEA 法(一乙醇胺)、DEA 法(二乙醇胺)及MDEA 法(甲基二乙醇胺)等。(2)碳氢化合物转化法: 碳氢化合物转化法是在催化剂作用下, 将二氧化碳转化为甲烷、丙烷、一氧化碳、甲醇及乙醇等基本化工原料的方法。
以铑-镁为催化剂, 可使二氧化碳与氢按1B4(体积比)的比例, 在一定的温度与压力下混合, 生成甲烷。直接用燃放气与以氢为基底的乙炔混合, 利用电子束或激光束激励, 生产甲醇和一氧化碳, 一氧化碳作为原料, 可进一步合成甲醇。碳氢化合物转化法还处于实验室研究阶段, 距离工业大规模实用阶段尚远。
三、物理-化学法
目前, 物理-化学法主要有二氧化碳分解法。该法是借助高能射线或电子射线等放射线, 对排出的含有大量二氧化碳的燃放气进行辐射, 使其中的二氧化碳分解为一氧化碳和氧气, 一氧化碳在经过高能辐射, 转而生成C3O2 和O2 , 其反应方程式为: 一次辐射: CO2→ CO+ 1/2O2;二次辐射: 3CO y C3O2+ 1P2O2 和3CO2 yC3O2+ 2O2。
(二)好气发酵系统排放废气的利用和防范