多级冷凝喷淋吸收法处理二氯苯尾气

王 晖，肖爱宝，陈燕林

（江苏扬农化工集团有限公司，江苏 扬州 225009）

二氯苯生产过程中的尾气不但会造成大气污染，危害人体健康，还造成资源浪费，二氯苯尾气的处理与净化势在必行。

净化有机物废气通常采用燃烧法、吸附法、吸收法和生处理法等[1，4]。燃烧法分为直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧，将有害物质转化为无害物质，采用燃烧法处理二氯苯废气，会产生氮的氧化物和氯化物，造成二次污染；采用吸附法处理二氯苯废气，由于在常温下对二氯苯易结晶，会很快覆盖吸附剂表面，使其失去吸附能力；吸收法必须以一种液体吸收剂吸收二氯苯，二氯苯不溶于水，易溶于乙醇、苯等有机溶剂，而乙醇、苯常温下易挥发，容易产生新污染。生物处理法对高浓度废气无法处理，低浓度有机废气收吸效率对菌种有严格要求。因此，上述单一方法用于处理二氯苯废气存在一定的难度。

1 多级冷凝喷淋吸收法治理二氯苯废气机理及流程

二氯苯生产废气含对、邻、间二氯苯蒸气及升华物、水蒸气和空气。纯品对二氯苯（PDCB）熔点为53.1℃，沸点为 174℃；纯品邻二氯苯（ODCB）熔点为-16.97℃，沸点为180～183℃；纯品间二氯苯（MDCB）熔点为-24.8℃，沸点为173℃。对二氯苯易升华，废气中绝大部分物料为对二氯苯。针对二氯苯废气的组成，多级冷凝喷淋吸收法是一种有效的治理方法，处理工艺包括真空收集、换热冷却、冷凝、吸收、水喷淋直接冷却等物理过程。

多级冷凝喷淋吸收法就是用不同温度等级的冷却水通过列管换热器，将二氯苯生产废气，从120℃逐步冷却，首先冷却到40℃，将废气中水汽、邻二氯苯、对二氯苯大部分冷凝，再经过7℃水冷却，进一步冷凝。未冷凝废气经过真空泵抽集，与低温循环液邻二氯苯接触吸收。由于真空循环液连续置换新鲜邻二氯苯，循环液回系统套用，真空泵低温排气基本出来的是邻二氯苯蒸发气体，此时的废气排放浓度极限值是此温度下的平衡蒸汽压。

根据安托因（Antoine）方程

式中：P—邻二氯苯在一定温度下的饱和压，mmHg；

T—邻二氯苯废气的绝对温度，K；

A、B、C—邻二氯苯 Antoine，常数。

查物性数据手册邻二氯苯的安托因常数A=16.279 9 B=3798.23 C=-59.340 0计算得邻二氯苯的饱和蒸汽压数据见表1。

表1 不同温度下邻二氯苯平衡蒸汽压

尾气中邻二氯苯蒸汽分压与浓度关系如下式所示。

式中：C—邻二氯苯浓度，mg/m3；

P—邻二氯苯在一定温度下的饱和压，mmHg；

T—邻二氯苯废气的绝对温度，K；

M—邻二氯苯摩尔质量，147。

由表1计算得不同温度下邻二氯苯的质量浓度数据见表2。

表2 不同温度下邻二氯苯质量浓度

对照二氯苯废气排放标准应执行GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》中的二级标准，具体见表3。

表3 GB16297-1996中氯苯类废气的二级排放标准

由表2、表3数据可见，在正常情况下，真空泵排气是可以达标排放的。而500 m3/h废气排放速率也是符合排放标准的。在日常生产中，由于二氯苯腐蚀性较大，易造成系统各类换热器损坏泄漏，特殊情况会导致二氯苯废气中水蒸气含量大幅增加，导致尾气处理系统中冷却器换热量不足，排气温度上升，而废气超标排放的情况。为杜绝这一情况，在尾气系统上增加水喷淋直接冷却，保证尾气排放温度。喷淋采用大量水直接冷却，由于水蒸气分压的存在，处理后的废气中二氯苯的浓度要比相同温度下二氯苯的平衡浓度低。喷淋冷却水使用氯苯生产过程的水洗废水，没有增加废水排放量，保证了在生产装置异常情况下，二氯苯废气的达标排放[2，3]。处理工艺流程见图1。

2 处理后的尾气检测

（1） 检测原理

采用二硫化碳在低温下吸收二氯苯尾气后经气相色谱分离测定。

（2）检测仪器

气相色谱仪：具氢焰离子化检测器；

色谱柱：30 m大口径聚乙二醇毛细管色谱柱；

N2000色谱工作站；

微量注射器：10 μL；

DQ-1A型大气取样器。

（3）分析条件

温度：柱室90℃（实际），汽化室250℃，检测器250℃；

气体压力：N230 kPa，H280 kPa， AIR 30 kPa；

灵敏度：2；

进样量：0.2 μL，根据仪器灵敏度的不同而异。

（4）测定步骤

将气体取样器与尾气取样管接通，打开取样器上下活塞，使试样自动流经取样器，待其流通1～2 min，然后先关闭下活塞，再后关闭上活塞。在20 mL的试管中，加入20 mL纯二硫化碳，用带探管和出气管的橡胶塞塞紧，探管尖端离试管底部约5 mm，分别与碱液吸收瓶、DQ-1A型大气取样器相连，在出气管扣接真空泵抽滤至完全吸收结束后，取下试管，将探头部分用二硫化碳吹洗至试管中，把试管中的液体加无水碳酸钠中和过滤，将滤液用纯二硫化碳补足至20 mL，用进样器吸取滤液进行色谱分析。

（5）分析数据

对处理后二氯苯尾气进行跟踪检测，分析数据见表4。

3 处理效果及效益分析

从分析数据可以看出二氯苯生产所产生的废气均达标排放，二氯苯生产尾气中二氯苯回收率大于99%。二氯苯生产现场的大气环境得到了较大的改善，在取得较好的环境效益的同时，1年可以回收有机物料5 000 kg以上。

表4 处理后二氯苯废气排放浓度检测数据

4 影响因素分析

（1）二氯苯腐蚀性较强，加上尾气中含一定量的水蒸气，加剧了腐蚀，建议尾气系统冷凝器使用石墨等非金属材质。

（2）在日常操作过程中，要防止物料结晶堵塞冷凝器，关注抽气真空，真空过高时，应适时对冷凝器做化料处理。

（3）真空泵抽气量可以根据系统贮罐真空情况进行调节，保持微负压，避免过度抽吸。

（4）喷淋循环槽循环水应勤置换，避免循环水中二氯苯积聚。

（5）在日常生产过程中加强对尾气排放温度的检测，发现温度异常，及时排查生产系统泄漏，避免大范围腐蚀，延长设备管道使用寿命。

5 结论

（1）采用多级冷凝喷淋吸收法处理二氯苯废气，二氯苯回收率高，回收容易。

（2）冷却水直接接触冷却废气，提高了换热效果，保证了生产装置在异常时废气含量大幅波动下能够达标排放。

（3）此尾气处理工艺可与吸附浓缩、膜分离技术结合，进一步降低尾气排放浓度。

［1］吴玉祥，冯孝善.有机废气的生物处理.环境污染与防治，1992，14（4）：20－23.

［2］罗教生.用水－洗油吸收剂处理含苯废气的研究.环境与开发，1999，14（3）：19－20.

［3］孙 力，高 瑛，刘春祥，高占先.对硝基氯苯废气治理研究.环境工程，200l，l9（4）：38－40

［4］吕唤春，潘洪明，陈英旭.低浓度挥发性有机废气的处理进展.化工环保，2001，21（6）：324－327.