有机废气回收设计方案 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
有机废气处理回收项目
设
计
方
案
2016 年3 月17日
目录
一、总论 2
二、设计依据2
三、动力条件4
四、气候条件4
五、工作内容4
六、排放标准5
七、生产工艺和污染物发生状况5
八、废气处理工艺选择7
九、有机废气回收净化装置技术参数说明15
十、运行费用估算17
十一、工程界定表17
十二、验收细则18
十三、工程进度19
十四、交货期及运输方式19
十五、买卖双方的设计分工和设计联络20
十六、售后服务计划20
十七、设备投资估算21
一．总论
装饰材料有限公司（以下简称客户）在生产过程中，会排放含丙烯酸稀释剂类和PE稀释剂类的废气，该类废气主要含有100#、150#、二甲苯和正丁醇、丁脂、丁醚等有机溶剂，该类有机溶剂的排放不仅污染了环境，而且造成资源的极大浪费。为了保护环境，实现废物资源化，降低生产成本，设计、制造、安装废气全自动回收装置。据此提出本方案，本方案是以丙烯酸稀释剂设计的。
二．设计依据
1．方案设计的基本原则
技术的先进性；
工艺的适用性；
系统运行的可靠性；
操作的简便性；
设备的可维护性；
运行能耗成本的节约性；
性能价格比的经济性
2．方案设计遵守的标准规范
(1)根据该公司的产品结构及生产废气特征，结合已有的工程实例，在确保有机废气回收效
率的前提下，尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺，达到功能可靠、经济合理、管理方便；
(2)污染调查结合企业介绍与实际勘察，尽可能真实反应企业污染状况，为工艺选择提供充
分依据；
(3)处理工艺有针对性。应根据企业的具体情况及发展规划，有针对性地提出综合整治技
术路线，对恶臭、有毒化学品防治优先考虑，分析其达标排放的可行性，减轻对大气环境的影响；
(4)清洁生产与末端治理相结合，以提高处理效果，降低运行成本，减轻企业负担；
(5)主要机电设备选用优质、低能耗的国产设备，设置必要的自控装置，尽最大可能
地减少维修费用。
三．动力条件
（1）调查企业的产品及中间体种类、数量、生产工艺、设备、原辅料（包括各种有机溶剂）消耗、环保设施、储运及公用工程等情况，掌握企业工艺废气排放种类、数量、排放方式、排放规律、排放部位。
（2）设计范围从车间排气管汇合后出口开始，经装臵入口至排风机出口之间，所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、电气装臵、自动控制设备等。
（3）编制有机废气治理工程设计方案，提供投资、运行费用等技术经济指标。
六．性能保证
有机废气处理效率不小于90%。
废气排放指标：非甲烷总烃：120mg/m3，二甲苯：70mg/m3
回收溶剂含水率≤3%。（由于溶剂中存在微溶于水的溶剂，如果这个定值存在水分超标的可能，此时请本环保提供溶剂除水装置以解决）
七．生产工艺和污染物发生状况
污染因素分析
污染物发生量
据企业提供资料，在生产过程中产生的各种产品污染物的废气发生量见下表：
表1 PE类稀释剂生产线尾气
注：1、以上数据由业主单位提供，本方案设计均以此为设计依据。若排放的尾气超过上表范围，本此供应的装置“性能保证”不适用
2、我公司设计供应的尾气处理装置为定制化设计，若甲方尾气中物质增加或变化，会损坏尾气处理装置
3、业主方使用的稀释剂占油漆用量的10%，油漆固含量≤50%，比例如下：
PE类尾气：150#溶剂油：100#溶剂油：丁酯：DBE：丁醚：正丁醇=15：15:40：16:7
PC类尾气：150#溶剂油：100#溶剂油：丁酯：DBE：丁醚：正丁醇=10：15：
:5:50:20
八．废气处理工艺选择
清洁生产措施
清洁生产是一种新的创造性的思想，该思想将整体预防的环境战略持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效率和减少人类及环境的风险。对生产过程，要求节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，减少降低所有废弃物的数量和毒性；产品上要求减少从原材料提炼到产品最终处置的全生命周期的不利影响；对服务，要求将环境因素纳入设计和所提供的服务中。
企业应切实落实推广清洁生产审核制度。鉴于清洁生产内涵十分丰富，限于篇幅，此处不再赘述。就本方，在这里我们结合产品车间实际生产情况作以下建议，力争在源头尽可能地控制废气污染物的排放，减轻末端治理的压力。
（1）进行溶剂替代的探索，减轻环境污染；
（2）对挥发性物料和溶剂，采用贮罐集中供料和贮存，减少搬运，投料等过程的物料损耗和废气污染物排放；
（3）进一步调整和完善生产工艺；
（4）加强有机溶剂的回收，提高回收和净化效率；
（5）将环保及清洁生产的理念应用于项目的设计建设过程中，提倡有机溶剂回用技术与废气末端治理相结合。
末端工艺
8.2.1 净化回收工艺描述：
(1)通过生产工艺设备排放的高温有机废气，根据节风量统计内容，废气排放量为16000 m3/h，浓度为5210mg/m3，废气温度为80℃。高温有机废气首先进入预过滤装置，进行过滤细微颗粒物、凝结物等。从预过滤器排出的有机废气进入列管式冷凝器，将气态溶剂冷凝为液体。经冷凝，温度冷却至24℃以下。因此可回收大部分溶剂。经空冷系统处理后的低浓度有机废气由引风机导入末端活性炭纤维吸附-脱附-冷凝-分离-回收系统，经活性炭吸附器，进行活性炭吸附处理。吸附器共设三组，交替使用。饱和后的活性炭采用低压蒸汽再生，再生出的气相返回到冷凝器进行溶剂回收。回收的溶剂经水分离器分离后回用，处理达标后高空排放。
（2）活性炭纤维吸附净化装置
目前，国内针对挥发性有机废气的主流处理技术主要有冷凝法、吸附法、吸收法和燃烧法。针对贵公司有机废气的组成及浓度，吸收法（一般采用水做吸收剂或回收溶剂附加值很高的场合）、燃烧法（不能回收溶剂，与客户要求不符）吸附法（用于中/低浓度有机废气并要求回收溶剂的场合、冷凝法（常温冷凝可回收溶剂的场合）。为了达
到尽可能多的回收溶剂，及减少排放的目的，本案采用“空气预处理+空冷冷却+活性炭
纤维吸附+蒸汽脱附再生+冷凝+分离+回收”的组合工艺路线，回收尾气中的有机物。
活性炭纤维吸附净化有机溶剂废气的工作原理是利用微孔物质（活性炭纤维）对溶剂分子或分子团的吸附力，当含有有机溶剂蒸汽的气体通过吸附介质时，其中的有机溶剂即被“阻留”下来，从而使有机溶剂废气得到净化处理。
又根据分子热运动理论，从外界加给吸附体系热能，提高了被吸附分子或分子团的热运动能量，当分子热运动力足以克服吸附力时，有机溶剂分子便从吸附体系“挣脱”出来，吸附介质得到再生。本方案采用过热蒸汽向吸附介质提供脱附所需热量。
从吸附器脱附出来的有机溶剂在高温状态下所受的压力低于或接近对应温度下的饱和蒸汽分压，处于气体状态。经过冷凝器（热交换器）使其温度降低，与此温度对应的饱和蒸汽压也随之降低，系统中的压力将远远高于有机溶剂蒸汽分压力，有机溶剂蒸汽便凝结为液态。本方案采用循环冷却水作为冷凝器的冷却介质。
有机溶剂与凝结水混合液自流进入分离器，利用有机溶剂不溶或微溶于水的特性，根据有机溶剂与水的比重差及重力分离原理，从分离器中收集有机溶剂，凝结水经曝气处理后排入公司污水管网，余气体回到设备前重新处理。
(3)活性炭纤维有机溶剂净化回收装置具有如下特点：
a）采用比表面积大（1300㎡/g ），微孔结构均匀（10～20埃）的活性炭纤维作为吸附材料，净化效率高；
b）有机溶剂的吸附、脱附时间短，速度快；
c) 采用微电脑程序控制，同时具备手动、自动两种操作方式，可任意选择，运行操作简
单，可靠性强；
d) 全部设备、部件采用组合装配式，结构紧凑，安装方便，占地面积小；
e) 装置中有关设备采取减振、消声、防爆、超温超压保护措施，运行安全性好。
8.2.1 电气控制系统：
本净化回收装置电气控制，应考虑装于室外且运行频繁等工艺要求，故要求其电气控制系统能保证设备十分可靠地全自动进行。由于传统的继电器控线路的元、器件和接触量多、接线复杂、可靠性差，而以微电脑为核心构成的新一代可编程序控制器具有控制功能强、接线简单、灵活性和通用性好，可靠性高等优点，所以在本装置的电气控制设计中，采用日本三菱电气公司生产的GE—1系列可编程序控制器（简称PLC）作为控制逻辑的核心。省去了常规线路中大量的中间继电器和时间继电器等。由PLC直接驱动各操作线路控制各个用电设
备的启闭，同时通过仪表及反馈检测装置自动接收各种反馈信号，判别故障的种类，执行相应的操作处理，使得整个净化回收装置的操作运行简单方便。
在电气控制系统中用PLC实现了全自动工作方式，但考虑到设备的维修、调试等因素，仍然需要手动操作。因此在利用PLC本身的高可靠性，不另设手动操作继电器线路，而通过实现手动操作功能。因此在PLC正常工作情况下本系统可实现下述控制功能：
（1）可采用自动、手动两种工作方式式。当采用自动工作方式时，可任意选择设定A、B、
C 中任一单元的工作状态，并具有全自动启动、运行和停机的功能；当采用手动方式
时，可随意根据要求启闭任一用电部件。
（2）系统处于行动运行状态时，具有相互连锁功能，只有当所有运行条件具备后才能投入自动运行，避免了操作人员失误和设备故障引起的不正常运行。
（3）当系统处于自动运行过程中，操作人员无论何时发出停车指令，系统均为自动选择最佳时间执行停车程序，合理可靠地按工艺要求退出运行。
（4）可以根据工艺的变动，方便地调整吸附、再生时间和排气时间以及修改程序。
（5）在自动运行过程中，短时间停电事故不会使系统退出运行而只是暂停工作，保持原有状态，恢复通电时自动恢复正常工作。
（6）无论系统处于自动还是手动工作状态，当废气温度、压缩空气（或蒸汽）压力等不适合运行要求时；当某一电磁阀、电动球阀等出现故障而影响系统正常运行时，会自动发出报警鸣信号，并由闪光信号指出故障发生的位置。在自动运行时，还能根据故障的种类,自动确定系统继续运行还是紧急停车。
8.2.3防爆设计
根据国家标准 GB50058-1992《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》之规定，本项目防爆等级按DIIBT4，防护等级IP55设计。
8.2.4安全设计
设置自动安全联锁控制系统，当系统运行中发生故障时，程序自动报警并转入待机状态，关闭风机，打开事故三通挡板阀，有机废气从事故排放通道放空排放，吸附系统自动与生产区隔离。
设置手动紧急停车按钮，当发生紧急情况需要停车时，按紧急停车按钮，系统立即停止运行并报警。
车间排放高温有机废气回收工艺流程（附图1）
主要设备设计
8.4.1主要设计参数
主要设计参数及要求的处理效果见表5-1
表5-1主要设计参数及要求处理效果
1. 预过滤装置
根据废气性质和气量，本项目选用NFDZ-CLC-24 型滤筒式高效过滤装置，具体参数如下：
滤筒数量：24 只
过滤面积：552㎡
过滤风速：0.48m/min
风量：16000 m3/h；
压力损失：800Pa
除尘效率：可除去5μ以上的粉尘，％
2. 列管式冷凝器A
根据废气性质和气量，本项目选用列管空冷器对废气进行冷凝以回收部分甲苯。为了便于排出冷凝液，且考虑到经除尘后废气相对清洁，流动路径按废气走管间（即壳程）、冷却水走管内考虑。另外，为了达到一定的回收效率，且兼顾冷却水成本，确定冷却水进口温度为常温20℃，出口温度为23℃。烘干废气进口温度为80℃，经冷凝后降低到24℃以下。具体计算如下：
（1）已知条件：烘干废气风量16000 m3/h，进气温度80℃，甲苯浓度为5210mg/m3，流量为83 kg/h出口温度为24℃，冷却水进水温度20℃，出口温度23℃。甲苯回收率计算
甲苯的Antoine常数为A=, B=,C=。由Antoine方程1np=A-（B/T-C）（p为温度T时的饱和蒸汽压，mmHg）80℃时p＝；24℃时p＝因此80℃降温至24℃的回收率为/＝％
所以，至24℃时丙烯酸稀冷凝量为83×%=75.2kg/h，
剩余流量为83－＝7.8kg/h 。24 ℃时总废气体积约为16000 ×(24+/(80+=13461 m3 ，冷凝处理后废气中残留甲苯浓度为13461×1000000=575mg/ m3。
计算换热器的面积
80℃时甲苯质量流量为83kg/h，则每小时排出的甲苯体积V为
V=Mrt/MP=83××(80+/92=26m3
又废气总体积流量为16000 m3/h，废气平均分子量约为28。80℃时废气质量流量＝PVM/RT=1×16000×28/×(80+=15469 kg/h废气中空气的质量流量为15469-
83=15386kg/h。
废气从80℃(T1)降至24℃(T2)，冷水从20℃(t1)升高至23℃(t2)。
热负荷Q＝丙烯酸稀降温传热量＋空气降温传热量
＝83××(80-24)+15469××(80-24)=870000 kJ/h
冷却水用量W＝870000/×(23-20)=69t/h
按单壳程考虑：
对数平均温差＝
根据R、P的值查温度校正系数图可得，温差修正系数tF＝>，可见用单壳程合适因此有效温差＝
假定换热器总传热系数为K=130/㎡K ，则所需传热面积为：216㎡
列管式冷凝器B
根据废气性质和气量，本项目选用列管换热器对甲苯和水蒸气进行冷凝以回收脱附所得甲苯。为了便于排出冷凝液，流动路径按甲苯和水蒸气走管间（即壳程）、冷却水走管内考虑。另外，为达到一定的回收效率，且兼顾冷却水成本，确定冷却水进口温度为20℃，出口温度为25℃，蒸汽进口温度为120℃，经冷凝后降至30℃以下。具体计算如下：
（1）确定所需蒸汽量
脱附时甲苯回收率％需吹脱甲苯量为7.8.6％＝。一般取蒸汽量：吹脱溶剂量
＝（4－10）：1，确定蒸汽量为150 kg/h。
（2）冷凝甲苯回收率计算
甲苯的Antoine常数为A=, B=, C=。由Antoine方程1np=A-（B/T-C）（p为温度T 时的饱和蒸汽压，mmHg）120℃时p＝；30℃时p＝因此，80℃降温至30℃的回收率为＝％，即甲苯基本上全部冷凝下来。
120℃时甲苯质量流量为，水蒸气质量流量为150kg/h。
蒸汽从120℃降低至30℃，冷却水从20℃升高至25℃。
热负荷Q1＝甲苯降温传热量＋蒸汽传热量＋蒸汽冷凝潜热＝×(120 - 30) + 150××(120 - 30)＋150 ×2232＝ kJ/h
冷却水用量W＝h
按单壳程考虑：对数平均温差＝
根据R、P的值查温度校正系数图可得，温差修正系数tF＝>，可见用单壳程合适，因此有效温差＝35K
则所需传热面积为:9m2
九．有机废气回收净化装置技术参数说明
1 环境效益
根据年生产300 天、日工作24 小时的生产能力估算，废气经处理后，每年可减少向大气环境排放有机物944 吨，环境效益显着。
2 经济效益企业中溶剂用量按660t/a计算，80%以上的溶剂在烘干时进入废气，本装置的丙烯酸稀回收率在90%以上，则每年回收的溶剂总量为：660××＝a。溶剂价格按4000元/t计算，回收带来的经济效益： t/a×4000元/t= 万元/a
3 运行费用运行费用主要包括水、电费、蒸汽消耗费、人工费及设备折旧费，各项费用计算如下：
1、水费循环水按每月更换一次计算，每天补充水量8m3，则水费为(88m3×12+ 8m3/d×300d)×元/t=万元/a
2、电费
70kW×24h×300d×元/kWh×=万元/a
3、蒸汽消耗费
蒸汽消耗150kg/h×24h×300×120 元/t =万元/a
4、人工费
人工工资15000元/年计，共计万元/年；（劳动定员按运行每班1 人：四班共4人；化验计量工兼职1 名；管理人员兼职1名。合计4人）
5、活性炭纤维消耗费（使用寿命以一年计）
年消耗费用为万元/a
6、设备折旧费
主要设备使用寿命以10年计，年折旧费约20万元/a；
7、维修费
以设备费的3%计，约6万元/a；以上各项费用合计为万元/a 扣除成本，每年可带来的经济效益为万元/a，投资回收期4年十一．工程界定表
十二．验收细则
文件资料
12.2.1我方负责项目所有设备的安装、调试；验收由双方共同参加。
12.2.2设备通电、调试等工作由我方负责，经贵方同意并有贵方委派的人员在场
时方可进行。
12.2.3调试所用专用工具，设备和物料等由我方准备、完工后自行搬走。
12.2.4调试按国家机关施工验收规范进行。调试的原始记录经各方签字后可作为验收
的文件之一。
12.2.5本项目的验收标准，有买方委托符有资质的第三方检测单位按《大气污染物综
合排放标准》（GB16297-1996）中的二级排放标准验收。
12.2.6我方负责派出现场安装调试人员的全部责任和人身以外保险。
12.2.7我方做好施工现场的安全管理工作，对施工过程中的出现的安全事故负责。十三．工程进度
表 5-1工程进度表
交货期
合同生效首批款到后15 周设备交付使用。
运输方式
采用汽车运输，卖方提供符合汽车运输的包装。
十五．买卖双方的设计分工和设计联络
设计分工
15.2.1 自合同生效之日起，买卖双方应指定专人负责双方的设计联络，并建立联络方法和渠
道。
15.2.2 双方的设计联络人应定期对工程设计中的有关问题进行沟通。
15.2.3 卖方在施工图设计中，对有关设计参数、外购件供应厂商等如需要变更，必须事先与
买方设计联络人进行联系，取得认可后方可进行。
买卖双方的资料交付
15.3.1 卖方应在合同生效15天内向需方提供生产线平面布局图，动力平面图及厂房基础要求
提资图。买方应在收到上述三图的三天内提出书面答复。
15.3.2 卖方应在合同生效15天内向需方提供设备的外形尺寸。
15.3.3 设备验收合格交付使用的同时，向需方提供竣工验收资料一套。
十六．售后服务计划
设备验收合格后12个月为产品质量保证期。
卖方严格按合同规定的内容向买方提供设备及相关服务，并满足技术协议书中所规定的性能。
在质量保证期内对因设备设计、制造等非操作原因引起的设备故障实行无偿包修，因买方人为因素及操作使用不当造成的故障酌情收取直接修理材料费用，包修期满后，提供设备终身优惠服务。
设备验收合格交付使用的同时，向买方提供完整的设备使用说明书一套，及相关技术资料。接到买方故障报告后的24 小时内维修人员出发。
设备试生产阶段，卖方在生产现场派驻技术工人一名，随时随地解决生产中出现的问题。
培训
1）在设备进入买方厂内进行安装时，结合安装过程对买方设备维护人员进行设备结构及维修方面的培训。
2）在设备进入调试阶段时，结合设备的调试工作，对买方操作人员进行培训。
十七．设备投资估算