一、有机硅废气简述
有机硅,俗称有机硅化合物,是指含有Si-C键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物的总称。由于有机硅独特的结构,兼备了无机材料与有机材料的性能,并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性,广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业,其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。随着有机硅数量和品种的持续增长,应用领域不断拓宽,形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系,许多有机硅产品是其他化学品无法替代而又必不可少的。但是有机硅在制造生产过程产生粉尘、氯化氢(HCl)、氯甲烷、甲醇等废气污染物。这些废气污染物,如果没有经过收集净化处理,直接排放进入大气环境中,既造成大气空气污染又对周边居住的居民身体健康有伤害,因此,必须对有机硅废气进行净化处理后,达到大气污染标准排放要求。
二、有机硅废气处理工艺
有机硅制造生产过程产生废气主要为粉尘、氯化氢(HCl)、氯甲烷、甲醇等,对于粉尘处理采用布袋除尘法,氯甲烷废气处理采用冷凝法,氯化氢酸性气体处理采用酸碱中和法,而对于甲醇有机废气处理方法有很多种,常见主要有活性炭吸附、催化燃烧等,下面详细介绍有机硅废气处理工艺。
2.1 布袋除尘法
将集气罩收集废气通过管道输送进入布袋除尘设备,对废气中的粉尘净化处理后,通过烟囱高空达标排放。
2.2 冷凝法
冷凝法是利用废气在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,将处于蒸汽状态的污染物冷凝并从废气中分离,达到净化的目的。冷凝法能使废气得到很高程度的净化,但是高的净化要求,往往是室温下的冷却水所不能达到的。净化要求愈高,所需冷却的温度愈低,必要时还得增大压力,这样就会增加处理的难度和费用。因而,冷凝法往往与吸附、燃烧和其它净化手段联合使用,以回收有价值的产品。
2.3 酸性气体处理法
对含酸性废气,经废气洗涤塔酸碱中和处理,达到国家排放标准后排放。
2.4 有机废气处理工艺
(1)活性炭吸附
活性炭吸附法主要原理就是利用多孔固体吸附剂(活性碳、硅胶、分子筛等)来处理有机废气,这样就能够通过化学键力或者是分子引力充分吸附有害成分,并且将其吸附在吸附剂的表面,从而达到净化有机废气的目的。吸附法目前主要应用于大风量、低浓度(≤800mg/m3)、无颗粒物、无粘性物、常温的低浓度有机废气净化处理。
活性炭净化率高(活性炭吸附可达到90%以上),实用遍及,操纵简单,投资低。在吸附饱和以后需要更换新的活性炭,更换活性炭需要费用,替换下来的饱和以后的活性炭也是需要找专业人员进行危废处理,运行费用高。
(2)催化燃烧
催化燃烧法作为另一种高效处理有机硅废气中甲醇等有机污染物的技术,其核心在于利用催化剂降低有机废气燃烧的活化能,使其在较低的起燃温度下发生无焰燃烧,从而将有机物氧化分解为无毒的二氧化碳和水。该方法尤其适用于处理高浓度、小风量的有机废气,具有净化效率高(可达95%以上)、能耗低、无二次污染等优点。
催化燃烧系统通常包括预处理单元、催化燃烧室、热回收装置及控制系统。预处理单元负责去除废气中的颗粒物及部分有害杂质,以防堵塞催化剂;催化燃烧室内,经过预热的废气在催化剂表面发生氧化反应,释放大量热能,该热能通过热回收装置加以回收利用,既降低了能耗,又提高了系统整体效率。
然而,催化燃烧技术也面临催化剂选择、中毒与再生、以及高温操作下设备材质要求高等挑战。因此,在实际应用中,需根据废气成分、浓度、流量及经济成本等因素综合考虑,选择最合适的催化剂及工艺条件。
此外,随着环保要求的日益严格和技术的进步,将多种废气处理技术进行组合,如催化燃烧与活性炭吸附的联合应用,既能发挥各自优势,又能有效弥补单一技术的不足,成为未来有机硅废气处理领域的发展趋势。通过不断优化工艺设计,提高处理效率,降低运行成本,确保有机硅产业在快速发展的同时,也能实现绿色、可持续的生产目标。