丙烯腈尾气回收处理方法浅析

丙烯腈尾气处理方法探讨

赵枫,刘滨

（大庆石化公司化工二厂黑龙江大庆 163714）

目前国内生产丙烯腈产生的废弃物经过焚烧，废气直接排入大气，容易对环境造成污染。丙烯腈毒性作用类似氢氰酸，主要是由于吸入丙烯腈蒸气或皮肤接触而引起的中毒。通常人们对丙烯腈的反应较为灵敏，嗅觉阈值在46.4 mg/m3左右[1]，长期接触会造成头痛乏力、易做恶梦，情绪易激动，工作效率下降、皮肤容易过敏或易患皮炎等[1]。

某石化公司的丙烯腈装置，生产过程中的主副产品都具有高毒性，在生产过程中挥发到空气中的含丙烯腈尾气，或者在生产过程中的废液中仍然含有较高浓度的丙烯腈。因此减少丙烯腈装置对环境造成的污染，一直是装置需要面对的课题。

1 尾气的常规处理方法

在处理含丙烯腈尾气时，采取了各种可行办法。如尾气吸收法、多孔隙介质吸附法、焚烧法等。常规的处理办法从原理上看，简单可靠。但由于吸收法与吸附法均需要对吸收剂或吸附剂进行再生，以降低成本和减少处理过程中对环境的污染。需要较为复杂的工艺流程，同时会增加一定的备投资额，在操作过程中，也具有一定的安全隐患。而燃烧法则由于尾气的燃烧一般不充分，而在燃烧过程中再次产生有害的燃烧产物。同时，在高温的反应中，还会产生NO x污染[2]。

2 微生物法处理尾气法

由于常规处理方法中存在各式各样的问题，随着微生物技术的发展，目前形成了行之有效的微生物处理尾气方法。这种尾气的处理方法有很多较为明显的优势[3]。

（1）处理能力高。特别是含丙烯腈浓度较低时，采用微生物处理方法效果显著。能很容易实现达到相关规定排放标准。如果实际工业产生的含丙烯腈尾气浓度很低，则同常规方法相比，这种生物处理方法还有一个明显的优势，即处理能力高。

（2）运行成本低。生物处理法的成本较为低廉，其成本主要是维持生物膜处于适宜的稳定的环境，同时pH值和湿度、温度较为恒定。同时添加适量供应微生物生长需要磷源即可，它处理过程稳定，能源消耗较少，都是一次性投资。

（3）没有二次污染。在常规的处理方法中，对吸收剂或吸附剂往往要进行再生，在再生的过程中，会有相当量的有害物质进行排放。在燃烧法处理过程中，焚烧产生的烟气同样需要进行二次处理，若处理不当，很容易造成二次污染。微生物处理方法中，一般使用循环水，污染物通常在一个相对封闭的环境中就能得到分解，不会从一种方式的污染变化成其它方式的污染。

3 微生物法的具体应用

（1）生物洗气塔法

生物洗气塔一般由尾气吸收室和再生池组成。生物涤气液从尾气吸收室的顶部注入，往往注入时会通过喷头形成雾状，以使尾气中的污染物和氧转入液相，并得到充分的混合。充分吸收了尾气的涤气液，在重力或泵的作用下，流入再生池。在再生池中，通过鼓风机或者自然通风等方式，注入新鲜的空气，在再生池中涤气液充氧后再生。含有丙烯腈的污染物通过微生物的氧化作用，被再生池中的活性污泥悬浮液从液相中除去。其基本流程见下图。

删去图中的“图说：生物吸收法示意图”

图1 生物吸收法流程

图1显示，含有丙烯腈的尾气从吸收液底部开始进入吸收器，从下往上扩散。含微生物的悬浮液从吸收器顶部的喷头中雾状喷下，将尾气中需处理的气体扩散至液相的悬浮液中。在一段时间的反应后，吸收液，由重力作用或在循环泵的作用下，从吸收器底部注入再生器内，通过适当的充氧曝气，微生物开始在再生池内处理丙烯腈，处理完将再生液再输入至吸收器顶部供喷淋用。整个过程只需要几个小时即可完成。

（2）生物土壤过滤法

该方法的特点是设备投入量少，处理费用低，运行简单可靠，实用方便，技术较为成熟。但由于使用土壤过滤时，效率较低，处理过程中，往往处理浓度较低，而且占地面积大。比较适用一些通常性较好的沙性土壤，在一些粘性较大的土壤中实现此种方法时，可能会由于一些极端天气，导致通气性能恶化，从而引起处理效果下降。、

用该方法处理尾气，主要是利用土壤中胶体粒子吸附性能和土壤中微生物分解作用去除废气中的有害物质，土壤是一个生物群落，一般控制的温度条件为10～35 ℃，相对湿度为45%～75%，pH值为中性或弱碱性，以适应不同的微生物，土壤材料一般的混和比例为：粘土1%，细砂土52%，粗砂土30%，有机沃土17%，滤层厚度为0.8～1.0 m。

（3）生物膜填料塔

填料塔处理尾气的装置，主要是将循环液从循环水槽中泵入塔顶，在塔顶的喷头，喷至填料上。在填料层中，循环液靠重力作用从上往下缓慢流动至塔底，最后进入循环水槽中，如此往复。在循环的过程中，含丙烯腈的尾气会与润湿的生物膜表面接触而被吸收最终氧化，净化后的气体从塔顶源源不断地排出，实现整个过程的循环。

在实际生产应用中填料塔处理尾气得到较好的推广。该方法有效的前提是，只要保证有充足营养物，就能有效去除尾气中的丙烯腈。从一个较科学的实验装置中，分析得出以下结论：如果有机尾气的进气浓度在0~1 800 mg/m3时，能得到近科百分百的处理效率。实际运行中，填料塔通常采用双层填料，在营养物充足时，若采用单层填料，在2 d的时间内保持98％以上的处理效率。但还未达到国家规定的排放标准。故两层填料对于处理这种条件的丙烯腈废气来说是非常适合的，同时必须注意营养磷酸二氢钾应该及时的加入，以保证微生物的活性不会降低，对于喷淋液的pH值基本上保持在中性或弱碱性。

4 结束语

微生物法在处理含有丙烯腈的尾气治理中有较大的优势，微生物处理法在实际的生产应用中，有3个注意事项。

（1）在微生物法处理含有丙烯腈组分的尾气时，应建议采用负压操作以保证其不会逸出填料塔处理装置，以保证人员和环境的安全。

（2）从经济和环保的角度老虎，在选用生物膜填料时，可以考虑将煤渣用为一种常规的填料，由于煤渣的粒径范围很宽，可筛选不同粒径以适应填料塔的填料需求，而且煤渣用作为填料的另处一个优点就是比表面积较大。

（3）在处理过程中要将过程物妥善处理，以免造成二次污染。