大孔树脂吸附处理卤代烃废气

熊明瑜，滕富华，缪孝平，章家栋

（1.嘉兴市环境科学研究所有限公司，浙江 嘉兴 314100； 2.浙江省环境保护科学设计研究院，杭州 310007）

1 引言

据环境保护部印发的《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》，挥发性有机物（VOCs）是指参与大气光化学反应的有机化合物，包括非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是形成臭氧（O3）和细微颗粒物（PM2.5）污染的重要前体物。

卤代烃类VOCs是VOCs中一个或多个氢原子被卤院子取代而生成的化合物，可分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃和芳香族卤代烃。卤代烃急性中毒可引起神经系统、心、肺、肝、肾等多系统多脏器损害，甚至引起猝死，会产生严重的健康危害[1、2]。为减少卤代烃废气的排放，企业在废气收集后，需寻求一种高效的处理技术进行处理。

目前，针对VOCs的末端处理技术很多，有吸收、低温等离子[3]、光催化[4]、生物净化、吸附[5]、催化氧化、锅炉热力焚烧[6]、蓄热式热氧化（RTO）[7]等技术。卤代烃废气一般具有水溶性低、生化性差、氧化和焚烧过程易产生二次污染等特点，因此吸附法是目前相对最合适的卤代烃废气处理技术，常规吸附法一般采用活性炭或活性碳纤维作为吸附剂，活性炭比表面积相对较小，脱附性能较差，回收溶剂品质一般，且活性炭表面带有催化功能，易导致卤代烃少量分解产生酸性物质；活性碳纤维吸附容量较高，但易被氧化。

大孔树脂具有良好的吸附性能，具有吸附容量大、易再生、选择性好、耐酸碱、回收溶剂品质好等优点，之前常用于废水中有机物的吸附处理，目前正逐步用于VOCs废气的处理。本文讨论将大孔树脂用于对氯苯类卤代烃的吸附回收处理，可取得良好的环境效益和社会效益。

2 工程设计

2.1 项目概况

浙江某精细化工中间体生产企业，建有氯苯项目，在生产过程中会产生无机和VOCs类混合废气，无机类成分包括Cl2、HCl等，有机类VOCs废气包括苯、氯苯和二氯苯等。

该企业目前已对车间产生的废气进行了收集，由于废气中含有腐蚀性酸性废气，因此先采用碱吸收对废气进行预处理，再选择除VOCs技术进行处理。考虑废气成分复杂具有酸碱性，企业采用大孔树脂吸附回收其中的VOCs类物质，并委托浙江省环境监测中心监测后验证其处理效果。

2.2 设计条件

氯苯废气产生的环节主要是在氯化反应、闪蒸、精馏等工序，设计收集总风量为2000m3/h。企业生产过程中，苯和氯苯的产生浓度较高，波动较大，浓度可达到1000～10,000mg/m3， 并存在一定的Cl2和HCl。

2.3 工艺设计

下图为氯苯车间氯化反应产生的高浓度HCl废气（含Cl2）先采用三级降膜水吸收，副产盐酸，以去除绝大部分HCl和少部分Cl2；然后与其他工序产生的低浓度HCl废气合并，采用两级碱吸收处理继续除去HCl和Cl2，最后采用大孔树脂吸附处理，吸附苯、氯苯类，最后经15米排气筒排放。

废气处理工艺流程图

氯苯废气树脂吸附装置，配置树脂吸附罐2台（1用1备），1个吸附罐处于吸附状态，另1个吸附罐脱附再生或备用状态，通过PLC自动控制2个吸附罐的自动切换。

吸附材料采用XDA-1B型大孔吸附树脂，带有弱极性基团吸附剂，企业采用蒸气对吸附树脂进行再生，冷凝后获得苯、氯苯类和水的混合物，经分离后回收苯和氯苯类，废水在废水站进行处理，不会产生二次污染。吸附罐主要设计参数见表1。

表1 吸附罐主要设计参数

2.4 工程特点

（1）考虑化工废气成分的复杂性，对废气分类进行收集，酸性废气浓度高的废气预先进行预处理，再与酸性浓度低的废气混合后进行处理。

（2）在废气进入吸附罐前，仍需尽量除去酸性气体，减轻废气对设备的腐蚀，延长设备的使用寿命。

（3）设计吸附罐的空罐气速不高于 0.3m/s，吸附床层高度约0.6m，以尽可能提高废气处理效率，确保VOCs废气达标排放。

（4）废气的卤代烃可采用水蒸汽进行脱附，含水混合物可通过分层进行回收。如用来吸附胺类等碱性有机物，也可采用70%的硫酸进行再生。

3 运行效果

该化工企业按设计要求建成本套废气处理设施，经过一段时间调试运行后，企业委托浙江省环境监测中心于2017年对废气处理设施进行了监测。VOCs类的监测数据见表2，监测结果表明，特征污染因子的平均净化效率大部分都在99%以上，排放浓度达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中新污染源二级标准。

表2 VOCs类监测值

4 经济指标

预处理+碱吸收+吸附系统的总投资费用约40万元，总装机容量为11.2kW，运行功率为8.2kW，按70%的运行效率、0.7元/kW·h的电价计，则每日产生的电费为96.4元/d。消耗30%的液碱约40kg/d，按1000元/t的液碱价格，每日消耗的液碱费用为40元。70%稀硫酸消耗较少，仅按日消耗10kg、200元/t的稀硫酸价格，每日消耗的稀硫酸费用为2元。按年运行300天计，总运行费用约为4.15万元/a。

5 结论

（1）大孔树脂吸附适用于处理中高浓度的卤代烃废气，具有很好的净化效率，特征污染因子的平均净化效率一般可达到99%以上，使处理后的废气达标排放，是一种值得推广的化工废气末端处理设备。

（2）运行过程中，大孔树脂脱附操作简单，蒸气消耗适中，运行费用较低。

[1] 张维森，江朝强，刘丽芬.卤代烃类有机溶剂理化特性及其职业危害防护[J].中华劳动卫生职业病杂志，2010，28（10）：792-794.

[2] 徐志荣，王浙明，许明珠，等.浙江省制药行业典型挥发性有机物臭氧产生潜力分析及健康风险评价[J].环境科学，2013，34（5）：1864-1870.

[3] 王玲玲，张建平.低温等离子体在废气处理中的应用[J].中国环保产业，2013（1）：35～37.

[4] 刘楠，滕富华，陆建海，等.光催化-吸收法处理家具涂装废气中试试验[J].浙江大学学报（工学版），2017，51（2）：393-398.

[5] 纪利俊，应卫勇，朱家文，等.活性炭固定床上氯苯气体的吸附过程[J].华东理工大学学报（自然科学版），2006，32（9）：1021-1024.

[6] 陆建海，顾震宇，韦彦斐，等.锅炉热力焚烧技术在有机废气处理工程中的应用[J].环境工程，2014，32（192）：71-73，101.

[7] 滕富华，顾震宇，项敏，等.蓄热式热氧化炉处理医化废气[J].中国环保产业，2015（4）：4-7.