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      隨著《合成樹脂工業(yè)污染物排放標準》(GB31572-2015)及《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標準》(DB12/524-2014)的先后頒布，以及2018年1月我國環(huán)保部發(fā)布的《關于京津冀大氣污染傳輸通道城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》(公告2018年第9號)，自2018年10月1日起，應執(zhí)行二氧化硫、氮氧化物、顆粒物和揮發(fā)性有機物特別排放限值[1]。因此，ABS生產(chǎn)裝置HRG單元絮凝線干燥尾氣原有治理措施急需提升改造以達到新排放標準，為企業(yè)正常生產(chǎn)提供環(huán)保支撐。

一、現(xiàn)有排放污染源及治理措施

1.ABS生產(chǎn)裝置概況

       該公司ABS樹脂裝置采用美國GE公司乳液接枝-本體SAN摻混法Zhuanli技術(shù)。該方法以丁二烯為原料，采用乳液聚合法制備聚丁二烯膠乳(PBL);用聚丁二烯膠乳、SM和AN為原料以乳液接枝共聚法制備HRG樹脂;以SM和AN為原料，用本體法制備SAN，然后采用摻混法將HRG樹脂、SAN樹脂以及添加劑熔融擠壓造粒制成ABS樹脂產(chǎn)品。該裝置由聚丁二烯乳膠(PBL)、高橡膠接枝(HRG)、SM-AN聚合(SAN)和摻混四個生產(chǎn)單元組成，廠區(qū)現(xiàn)有2套ABS樹脂裝置，分兩期建設，設計生產(chǎn)能力40萬t/a。

2.HRG工藝流程及污染源

      來自PBL單元的聚丁二烯膠乳和來自廠內(nèi)罐區(qū)的SM、AN及甲基丙烯酸甲酯經(jīng)準確計量后加入到HRG反應釜中，同時加入一定量的乳化劑。在聚合反應過程中，先后準確計量加入引發(fā)劑和去離子水，當反應完成后，進行出料操作。

      HRG膠乳通過泵從反應器中輸送到膠乳混合罐中，膠乳混合罐中的HRG膠乳再由泵連續(xù)送至絮凝工序，經(jīng)過乳膠過濾篩篩除不規(guī)則膠塊后，膠乳進入絮凝罐，同時加入水、蒸汽以及絮凝劑，以稀釋和加熱膠乳，膠乳在這些條件和攪拌作用下進行絮凝。絮凝的漿料溢流到老化罐，在老化罐中進一步加熱并成型和固定尺寸，然后流入漿料罐。

      漿料罐中的膠乳經(jīng)過濾后進入漿料循環(huán)罐，漿料循環(huán)罐中的漿料經(jīng)水洗后，由離心機進料泵送到離心機分離脫水，分離出來的水返回絮凝單元循環(huán)使用。分離出的濕HRG樹脂通過輸送器送到轉(zhuǎn)筒干燥器，利用熱空氣進行加熱干燥，物料被干燥后和尾氣一起被風機引至集塵料斗，利用脈沖噴射布袋除塵器收塵后，尾氣G2由引風機引至20m高排氣筒排放。收集的HRG粉料經(jīng)加料器送到HRG質(zhì)檢料斗，檢驗合格后送至HRG樹脂成品料倉，供摻混單元使用，HRG工藝流程及排放情況見圖1。

3.HRG絮凝干燥尾氣現(xiàn)有治理措施及治理效果

      HRG單元現(xiàn)有4條絮凝線，每條風量約12萬Nm3/h，共有干燥尾氣處理設施3套，其中1#、2#絮凝線干燥尾氣經(jīng)一套兩級串聯(lián)布袋除塵器處理后，通過一根20m排氣筒排放，3#、4#絮凝線干燥尾氣分別經(jīng)2套兩級串聯(lián)布袋除塵器處理后通過兩根20m排氣筒排放，每級布袋除塵效率不低尾氣于95%。G2尾氣為本次擬處理的HRG單元干燥尾氣，HRG單元絮凝線干燥尾氣中污染物含有甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、VOCs等。ABS生產(chǎn)裝置排放需執(zhí)行的新排放標準較原執(zhí)行標準大幅收緊，需要新增設施減少工藝尾氣有機物排放濃度。

二、預處理+RCO提標改造主要內(nèi)容

1.處理工藝

       本項目建設3套干燥尾氣處理裝置，均采用預處理-催化氧化的工藝。HRG單元共4條絮凝線，1#、2#絮凝線配套一臺風機、一套尾氣處理裝置;3#、4#絮凝線各配套一臺風機、一套尾氣處理裝置。處理后的干燥尾氣通過兩根30m排氣筒排放，其中1#、2#絮凝線干燥尾氣處理后通過一根排氣筒排放，3#、4#絮凝線干燥尾氣處理后通過一根排氣筒排放。HRG單元絮凝線尾氣處理走向示意圖見圖2。

2.工藝原理

       蓄熱式催化氧化裝置(RCO)工藝的原理是有機尾氣在催化劑的作用下以較低溫度將氣態(tài)污染物氧化，同時回收熱能。RCO較其他氧化法具有換熱效率高、能耗低及不易產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。在氧化過程中，催化劑表面活性中心通過吸附反應物形成中間活性物，具有較大的反應活性，從而降低反應活化能，使VOCs組分在較低溫度下起燃。同時由于催化劑表面吸附反應物分子，使之富集，較之于氣相本體濃度大大增加，加快了反應的進行。VOCs組分與氧之間在催化劑活性中心處發(fā)生無焰氧化，生成無害的CO2和H2O，達到去除尾氣中的有害物質(zhì)的目的，同時放出大量熱能[3]。催化氧化反應方程式如下：

CXHY+O2→CO2+H2O

CXHYNZ+O2→CO2+H2O+NO2

3.工藝流程說明

       HRG單元絮凝線干燥尾氣處理裝置主要由預處理單元和RCO反應器組成。干燥單元排出的尾氣中含有大量的水汽及雜質(zhì)，在進入RCO反應器前利用過濾器對尾氣中含有的水汽及其他雜質(zhì)進行預處理分離。除去水汽后的尾氣再送入RCO反應器。與傳統(tǒng)的固定床催化反應器不同，本項目使用的蓄熱式催化氧化反應器將系統(tǒng)的換熱部件-蓄熱床和反應床層集成于一體，催化劑布置于蓄熱床層之上。這種一體化結(jié)構(gòu)與分體式相比，具有熱損失小、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)省占地等優(yōu)勢。

      預處理后的尾氣經(jīng)工藝風機導入RCO反應器旋轉(zhuǎn)翼的入口，被高溫蓄熱陶瓷預熱升溫至300℃后進入催化床層發(fā)生催化氧化反應[4]。當完成催化氧化反應后，高溫尾氣向下流經(jīng)低溫蓄熱陶瓷，到達旋轉(zhuǎn)翼出口時溫度降至70℃左右后，經(jīng)排氣筒有組織排放。 

      本項目RCO裝置的設計溫度為300～500℃。正常運行時，若尾氣中VOCs的濃度較低，VOCs氧化反應的釋放的熱量無法維持RCO反應器的熱平衡，則需額外補充熱量。本項目新增一臺100m3甲醇儲罐，并配置甲醇噴射系統(tǒng)，可在尾氣中通過甲醇噴射系統(tǒng)加入甲醇燃料，通過甲醇氧化放熱以維持RCO反應所需熱量。除此之外，還配置一臺電加熱器，在開車和有機物濃度過低時，通過啟動電加熱器補充熱量。當反應室內(nèi)溫度高于設定高限500℃時，首先逐漸補充稀釋空氣降低反應室溫度，當補加稀釋風仍不能降低反應室溫度時，逐漸開啟高溫旁路、使部分高溫尾氣通過旁路反應器后直排至出口煙道，以減少進口氣體的預熱量，從而達到降低反應溫度的目的。

4.控制方案

      為保證裝置的安全性，尤其是對于爐膛運行溫度的準確控制，分別設置了電熱器比例調(diào)節(jié)裝置、甲醇噴射裝置、高溫旁路和緊急旁路，使系統(tǒng)在維持較佳的操作條件的同時，防止任何可能發(fā)生的超溫和低溫狀況。

(1)系統(tǒng)啟動時，打開空氣風機，利用不低于爐膛體積4倍的空氣進行吹掃，以防任何可能殘存的可燃物的存在;

(2)運行過程中，當爐膛溫度高于設定上限時，開啟并調(diào)節(jié)補充稀釋空氣閥，降低爐膛溫度;

(3)運行過程中，當爐膛溫度高于設定上限時，開啟并調(diào)節(jié)熱旁路調(diào)節(jié)閥，高溫氣經(jīng)熱旁路反應器后排入煙囪，以釋放部分熱量，使爐膛溫度降低;

(4)當爐膛溫度高于設定的上上限時，緊急旁路開啟，尾氣經(jīng)緊急旁路直接排入煙囪。同時開啟空氣風機對裝置進行吹掃，對床層降溫保護催化劑;

(5)運行過程中，當爐膛溫度低于設定下限時，開啟并調(diào)節(jié)高濃度尾氣調(diào)節(jié)閥，提高爐膛溫度;

(6)運行過程中，當爐膛溫度低于設定下限時，開啟并調(diào)節(jié)甲醇噴射系統(tǒng)，在系統(tǒng)中噴入甲醇，使其氧化放熱，提高爐膛溫度;

(7)當爐膛溫度低于設定的下下限時，開啟電加熱器比例調(diào)節(jié)裝置，通過循環(huán)風機為系統(tǒng)補充熱量，使爐膛溫度升高。

三、環(huán)境效益分析

      HRG單元干燥尾氣經(jīng)過濾器除去尾氣中的水汽、顆粒物等，污染物去除效率約為80%，處理后的尾氣再進入RCO裝置處理后排放，RCO對各類VOCs污染物的處理效率≥95%。

      通過治理，HRG絮凝干燥尾氣中污染物達到新排放標準要求，具有較好的環(huán)境效益。