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RTO技术在医药化工行业有机废气治理中的设计要点

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称 VOCs)通常是指沸点低于 250℃的化学物质,是最常见的一种大气污染物。VOCs 主要来自医药、石油、化工、喷涂等领域排放的有机溶剂废气。它包含有烷烃、酮类、酯类、酚类、醛类、胺类、氰类等等。VOCs 在光氧化反应下,极易形成二次有机物气溶胶,导致酸雨、 霾、光化学烟雾等一系列环境问题。随着环保整治的力度越来越大,有机废气排放标准的不断提高,环保整治提升工作的大力推行,化工、医药以及汽车喷漆行业对有机废气的处理投入不断增大。由于医药行业尾气成分复杂选用设备困难,而蓄热式氧化炉(RTO)对尾气成分适应性强,能够有效地处理VOC以及废气异味,总体净化效率高,能达到废气排放标准,因而得到了广泛使用。

然而,在实际运行中,由于各种缺陷造成系统运行不稳定,存在安全隐患,而且设备维护成本高。部分企业和供应商仅考虑系统的净化效率和能耗,而忽视了系统的安全性设计,导致RTO系统运行过程中时有安全事故发生。本文依据规范要求并结合工程经验从有机废气产生、系统处理流程设计、废气输送管道设计、系统安全设计、RTO系统主体设计等几个方面提出了以下几点分析和建议,供大家参考

1医药行业挥发性有机废气特点

医药化工行业废气具有成分复杂,浓度波动性大等特点。

1.1生产工艺环节

医药化工企业在投料、反应以及回收、离心过滤、烘干等生产工序的各个环节中会产生挥发性有机废气。

1.2 存储运输环节

医药化工生产时,需要将大量化工原料通过槽车向储罐中输入有机溶剂,这些有机溶剂会直接生成废气,并通过储罐顶部排气管向外排放。此外,医药品大多是液态下存储,挥发性会让整个储罐充满 VOCs

1.3 固液堆场废气

医药化工区会建设有专门的收集处理医药生产过程中产生的固废、污水等。在固液堆场周围,如曝气池、污泥浓缩池、调节池等容易产生浓度较高的 VOCs,且此处的 VOCs 具有散发点多、无组织排放的特点。

2系统处理流程设计

在选择工艺的过程中,应根据废气成分、特点等进行合理的设计,一般流程为废气收集、预处理、RTO焚烧、后处理及排放,如废气成分含有卤素,一般工艺流程如下:

3废气输送管道

1.1系统风量设计

医药废气生成后经生产车间冷凝,回收其中的部分有机溶剂,通过排风机进入输送管道,排风机风量及压头的选取应能保证VOCs浓度低于最易爆组分或混合物爆炸下限的25%

1.2 生产车间输送系统设计

医药化工行业通常是间歇式生产,废气排放气量波动性较大,建议生产车间输送风机采用变频控制,输送风机前端设置压力检测点,并根据现场实际情况设置压力参数,与车间输送风机联锁变频控制,维持车间支管段内压力稳定。

1.3 系统管道设计

尽量使废气输送管道整体宜呈微负压状态,可有效避免各管道内废气泄露、相互串气的风险。因此,废气输送管道需要做风压平衡计算,确保管道呈微负压状态。

4预处理设计

根据废气成分及特点进行预处理设计,例如通过提高废气温度可避免气体冷凝对管道及设备产生腐蚀;通过设置喷淋塔可除去废气中的无机酸碱气体,避免对设备产生腐蚀及堵塞问题;通过设置干式过滤器可去除颗粒,避免堵塞撞击蓄热体等。

5 系统选材

根据废气成分及特点对系统使用材料进行合理设计,如选材不当,将会导致系统出现严重的腐蚀问题,如废气来源中含有ClS等元素,废气RTO焚烧之后会产生酸性气体、硫化物、Cl-、盐等。蓄热陶瓷体由于质量较大,支撑件通常要承受较大的应力腐蚀,如废气中有残留的Cl-、酸性气体等,对设备本体、管道、RTO下室体及阀门易产生较大腐蚀,系统难以稳定、有效运行。

6系统安全设计

1.1 管道排凝及防静电设计

医药生产车间预净化一般会设置有冷凝和喷淋系统废气输送管道的拐点和低点会有积液凝聚,夏季积液挥发可能引发VOCs浓度超爆炸下限的风险,冬季积液冻结则可能造成管道损坏引发废气泄露的风险。因此,废气输送管道应依据《石油化工金属管道布置设计规范》要求,管道拐角和低点设置排凝点,定期排凝,避免管道内积液现象的产生。废气输送管道一般距离较长、管线复杂,气体流速较快,管道内会有静电产生,如静电大量积聚,会引发爆炸等安全事故。因此,废气输送管道建议采用金属管道,并依据《石油化工静电接地设计规范》要求,做好管道法兰跨接和静电接地。

1.2 压力泄放及阻火器设计

各生产车间出口管道上设置阻火器,避免爆炸事故扩散到各生产车间,并在废气输送管道的关键位置设置泄爆口,保证整个系统能够及时、有效的泄爆。同时,废气输送管道与RTO主体对接位置需设置阻火器,防止并阻断RTO系统回火。

1.3 气体浓度检测设计

主管设置LEL保护和系统旁路,保证RTO设备运行安全。RTO进口前,总管道设置两级VOC浓度检测仪,一级VOC浓度检测仪安装位置应根据现场实际情况设置于距RTO进口的适当位置,具体距离应以废气的流速及仪表、阀门的反应时间计算所得。若现场距离不足,可将管道来回布置或设置缓冲装置,以增加废气在管道中的停留时间,保证大于仪表响应时间和阀门执行时间之和。当二级VOC浓度仪检测到废气浓度超过设定值时,切断阀关闭,紧急排放阀打开,此时RTO由新风阀补入新风进入待机模式,从而保证高浓度危险废气无法进入RTO。当一级VOC浓度检测到废气浓度超过设计值时,稀释阀打开从而保证进入RTO的废气浓度不超标,保证安全运行。

1.4 RTO超温超压泄放设计

通过合理的设计泄爆口及高温阀,可以将压力及多余热量进行泄放,避免产生爆炸的风险,有效的保护设备及管道。

1.5 CDA缓冲罐及UPS电源设计

RTO系统突然断电,其控制界面各关键节点无法实时反馈,阀门无法切换,存在废气燃烧及爆炸风险,因此RTO系统需要设置UPS备用电源及压缩空气储罐。

1.6 在线清洗装置

废气中有机物焚烧后产生的有机盐冷却后会形成结晶体,残留在RTO蓄热室底部及排烟管道的管壁上,废气切换时,未处理废气中的水汽、部分有机物(如甲醇等)被有机盐结晶体吸附后会直接排入大气,以上都会造成废气处理效率下降,同时也会影响设备正常运行,此外还可能引发火灾风险。可通过在线清洗装置进行定期处理,提高系统处理效率及降低火灾隐患。

医药化工行业在有机废气治理的过程中,需要科学应用RTO设备,制定完善的应用方案,发挥其在有机废气治理中的应用价值。充分了解有机废气排放特征的基础上,确保RTO 进口有机物的浓度低于爆炸极限下限的25%,并做好安全设计工作,提高设备运行安全性与稳定性。

服务热线:400-855-3695

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