有机硅废气治理技术探讨

胡华炜

摘要：随着近几年产能的快速增加，对环境的压力也越来越严重。废气排放是对大气污染的重要源头，特别是VOC有机废气的排放，将对生态环境产生巨大影响，严重威胁人类的生命安全。只有在产业发展的同时，通过有效的环境治理手段和技术，才能实现稳定的可持续发展，才能做到经济发展与绿色环境并存。

关键词：有机硅;废气;治理

1 有机硅废气的产生环节及主要成分

有机硅单体生产工艺流程复杂，主要包括氯甲烷合成、单体合成、精馏、水裂解、歧化等生产环节。基本上在每个生产环节都会有废气（尾气）产生。同时，罐区储存环节也会产生部分气化的有机硅气体。这些尾气的主要成分有甲烷、氯甲烷、氯硅烷、氯化氢、乙烯、氮气等。这些尾气通过管道或者加压进行集中收集，并通过一系列的处理工艺进行处理。

2 现有有机硅废气治理方法

2.1 水洗吸收法

水洗吸收装置包括两级吸收。一级洗涤吸收装置包括插底管、吸收槽、洗涤塔、循环泵。耳机洗涤吸收装置包括文丘里、加药装置、循环泵、洗涤塔、排放烟囱等。

尾气经插底管进入一级洗涤装置，部分尾气直接在与水的接触过程中被水所吸收，未吸收的部分进入洗涤塔，通过循环泵的喷淋装置对废气进一步的洗涤吸收。经过一级洗涤，大部分的尾气将被吸收，形成的水解物通过泵的推力流出洗涤槽。少量未被吸收的尾气通过一级与二级的连通管进入二级吸收装置。尾气被文丘里吸进，在与水的充分接触过程中被洗涤吸收，如果仍有部分未被吸收，则最后会在洗涤塔的喷淋装置中被充分吸收，最终通过烟囱完成有组织的达标排放。

水洗吸收法虽然有两级吸收，但是仍然存在尾气吸收不完全的情况。水洗吸收装置能够吸收溶于水或者能够与水发生反应的尾气，而那些不溶于水、或者不能与水发生反应的有机废气则无法通过水洗装置来完成尾气治理，比如氯甲烷尾气等。所以，水洗吸收法无法保证所有有机硅废气都能够得到有效处理，只能用于紧急情况下的应急处理。

2.2 焚烧法处理有机硅废气

2.2.1焚烧处理工艺简介

废气焚烧炉比较多的是立式炉结构，工艺流程通常包括焚烧系统、脱硝系统、急冷系统、除尘系统、洗涤系统、烟囱等。通过天然气或者柴油等燃料进行烘炉，将炉子升温至1100℃以上，然后通过自动控制系统，慢慢投入有机硅废气，同时，燃料根据炉子温度，逐步减少，直至系统平衡。有机硅废气主要成分包括氯硅烷、氯甲烷、氮气、乙烯、氯化氢等组分，具有足够高的热值，能够稳定保证炉子的温度在1100℃以上。当废气投入参与焚烧后，天然气或者柴油需保证一个最小开度，作为长明火伴烧使用，避免废气突然停止燃烧，大量可燃气体聚集而产生爆炸风险。

有机硅废气焚烧后，会产生大量的SiO2、Hcl、CO、CO2、H20，少量的Cl2，NOx等。这些有害成分需要通过后续的脱销、除尘、脱酸等净化系统进行烟气净化。首先，焚烧后的烟气从1100℃下降至1000℃左右进入SNCR脱硝系统，在尿素作用下，NOx反应生成N2。烟气之后进入到急冷系统。当1100℃的烟气经过急冷时，雾化状态下的水喷入塔内，与烟气充分接触换热，使得温度在2S内从1100℃下降至180-200℃左右。烟气在500到200℃范围内急剧降温，能有效控制二噁英的产生。降温后的烟气进入除尘系统，在布袋的作用下，二氧化硅与烟气分离，实现除尘效果。然后烟气进入到洗涤塔，烟气中的Hcl溶于水后形成盐酸，通过降膜吸收，实现15%-20%浓度的盐酸回收。烟气之后进入到碱洗塔，在洗涤塔内根据PH和氧化还原电位，进行自动投加NaOH和Na2SO3，将烟气中剩余的Hcl和少量的Cl2进行反应，之后后烟气进行定点高空排放。

2.2.1有机硅废气焚烧存在问题

有机硅废气焚烧工艺虽然已经经过多年的运用，各大有机硅单体生产企业基本都建有废气焚烧装置，但是就目前的运行情况而言，还存在着一些比较难解决的问题。

（1）燃烧器易堵

有机硅废气中，氯硅烷的组分占比较大。氯硅烷中含有大量的硅，且与空气接触即发生水解，生成水解物和HCL。废气焚烧后，生成大量的SiO2，二氧化硅的熔点在1650℃左右。废气燃烧器在助燃空气混合过程中，一部分氯硅烷与助燃空气中的水分发生了水解反应，堵塞了燃烧器喷头。燃烧后的SIO2在火焰高温作用下，部分直接熔融，进一步堵塞了燃烧器。在实际运行过程中，燃烧器的运行周期非常短，需要定期停炉进行清理，大大降低了焚烧炉的运行稳定性。

（2）设备腐蚀

有机硅尾气中含有大量的氯，燃烧生成Hcl。Hcl气体在低温环境下会发生结露，对设备腐蚀巨大。虽然在易发生腐蚀现象的除尘器箱体及管道都左右伴热和保温，但是对于局部的低温死角和容易发生漏风的法兰、人孔位置，则非常容易造成设备腐蚀。

3 有机硅废气治理方向探讨

目前现有的处理有机硅废气的方法，不管是水洗法还是焚烧法，都存在着一定的环境污染和资源浪费情况。未来有机硅废气的治理技术，可以从以下两方面进行深入研究和探索。

（1）源头治理

节能减排是最有效控制污染物产生的办法。有机硅生产企业通过引进国内外先进生产工艺技术、或者充分发挥企业自身技术力量进行科技攻关，将有机硅生产过程中的尾气排放进行有效控制，充分回收可用资源，减少有害成分的排放量。比如氯甲烷回收技术、高低沸回收技术等。

（2）资源综合利用

有机硅废气中含有的硅，是生产白炭黑的重要原料，也是生产水泥的重要原料。通过企业间的合作探索，如果能够有效的将硅元素进行重新利用，将是一项很好的资源利用。同时，有机硅废气焚烧后产生大量的热量，通过能量回收，在产生很大的经济效益的同时，还能减少环境热污染。

4 总结

当今社会能源匮乏、环境问题日趋严重，是当下经济发生的一项重要矛盾。有机硅生产过程中，尾气排放对环境产生很大的影响。如何更好的实现经济可持续发展、绿色发展，是目前有机硅生产必须要解决的一项重要内容。本文对目前有机硅废气处理的一些过程技术及今后的可行性方向进行了简单的研究，未能够做到足够深入。希望专业人员对这一方面展开深入的研究，早日解决有机硅废气治理中的难题。

参考文献：

[1]丁學志，陈立军，刘彬，&郑银虎.（2018）.节能新技术在有机硅废气处理中的应用.有机硅材料，32（3），4.