有機硅廢氣治理技術探討

胡華煒

摘要：隨著近幾年產能的快速增加，對環境的壓力也越來越嚴重。廢氣排放是對大氣污染的重要源頭，特別是VOC有機廢氣的排放，將對生態環境產生巨大影響，嚴重威脅人類的生命安全。只有在產業發展的同時，通過有效的環境治理手段和技術，才能實現穩定的可持續發展，才能做到經濟發展與綠色環境并存。

關鍵詞：有機硅;廢氣;治理

1 有機硅廢氣的產生環節及主要成分

有機硅單體生產工藝流程復雜，主要包括氯甲烷合成、單體合成、精餾、水裂解、歧化等生產環節。基本上在每個生產環節都會有廢氣（尾氣）產生。同時，罐區儲存環節也會產生部分氣化的有機硅氣體。這些尾氣的主要成分有甲烷、氯甲烷、氯硅烷、氯化氫、乙烯、氮氣等。這些尾氣通過管道或者加壓進行集中收集，并通過一系列的處理工藝進行處理。

2 現有有機硅廢氣治理方法

2.1 水洗吸收法

水洗吸收裝置包括兩級吸收。一級洗滌吸收裝置包括插底管、吸收槽、洗滌塔、循環泵。耳機洗滌吸收裝置包括文丘里、加藥裝置、循環泵、洗滌塔、排放煙囪等。

尾氣經插底管進入一級洗滌裝置，部分尾氣直接在與水的接觸過程中被水所吸收，未吸收的部分進入洗滌塔，通過循環泵的噴淋裝置對廢氣進一步的洗滌吸收。經過一級洗滌，大部分的尾氣將被吸收，形成的水解物通過泵的推力流出洗滌槽。少量未被吸收的尾氣通過一級與二級的連通管進入二級吸收裝置。尾氣被文丘里吸進，在與水的充分接觸過程中被洗滌吸收，如果仍有部分未被吸收，則最后會在洗滌塔的噴淋裝置中被充分吸收，最終通過煙囪完成有組織的達標排放。

水洗吸收法雖然有兩級吸收，但是仍然存在尾氣吸收不完全的情況。水洗吸收裝置能夠吸收溶于水或者能夠與水發生反應的尾氣，而那些不溶于水、或者不能與水發生反應的有機廢氣則無法通過水洗裝置來完成尾氣治理，比如氯甲烷尾氣等。所以，水洗吸收法無法保證所有有機硅廢氣都能夠得到有效處理，只能用于緊急情況下的應急處理。

2.2 焚燒法處理有機硅廢氣

2.2.1焚燒處理工藝簡介

廢氣焚燒爐比較多的是立式爐結構，工藝流程通常包括焚燒系統、脫硝系統、急冷系統、除塵系統、洗滌系統、煙囪等。通過天然氣或者柴油等燃料進行烘爐，將爐子升溫至1100℃以上，然后通過自動控制系統，慢慢投入有機硅廢氣，同時，燃料根據爐子溫度，逐步減少，直至系統平衡。有機硅廢氣主要成分包括氯硅烷、氯甲烷、氮氣、乙烯、氯化氫等組分，具有足夠高的熱值，能夠穩定保證爐子的溫度在1100℃以上。當廢氣投入參與焚燒后，天然氣或者柴油需保證一個最小開度，作為長明火伴燒使用，避免廢氣突然停止燃燒，大量可燃氣體聚集而產生爆炸風險。

有機硅廢氣焚燒后，會產生大量的SiO2、Hcl、CO、CO2、H20，少量的Cl2，NOx等。這些有害成分需要通過后續的脫銷、除塵、脫酸等凈化系統進行煙氣凈化。首先，焚燒后的煙氣從1100℃下降至1000℃左右進入SNCR脫硝系統，在尿素作用下，NOx反應生成N2。煙氣之后進入到急冷系統。當1100℃的煙氣經過急冷時，霧化狀態下的水噴入塔內，與煙氣充分接觸換熱，使得溫度在2S內從1100℃下降至180-200℃左右。煙氣在500到200℃范圍內急劇降溫，能有效控制二噁英的產生。降溫后的煙氣進入除塵系統，在布袋的作用下，二氧化硅與煙氣分離，實現除塵效果。然后煙氣進入到洗滌塔，煙氣中的Hcl溶于水后形成鹽酸，通過降膜吸收，實現15%-20%濃度的鹽酸回收。煙氣之后進入到堿洗塔，在洗滌塔內根據PH和氧化還原電位，進行自動投加NaOH和Na2SO3，將煙氣中剩余的Hcl和少量的Cl2進行反應，之后后煙氣進行定點高空排放。

2.2.1有機硅廢氣焚燒存在問題

有機硅廢氣焚燒工藝雖然已經經過多年的運用，各大有機硅單體生產企業基本都建有廢氣焚燒裝置，但是就目前的運行情況而言，還存在著一些比較難解決的問題。

（1）燃燒器易堵

有機硅廢氣中，氯硅烷的組分占比較大。氯硅烷中含有大量的硅，且與空氣接觸即發生水解，生成水解物和HCL。廢氣焚燒后，生成大量的SiO2，二氧化硅的熔點在1650℃左右。廢氣燃燒器在助燃空氣混合過程中，一部分氯硅烷與助燃空氣中的水分發生了水解反應，堵塞了燃燒器噴頭。燃燒后的SIO2在火焰高溫作用下，部分直接熔融，進一步堵塞了燃燒器。在實際運行過程中，燃燒器的運行周期非常短，需要定期停爐進行清理，大大降低了焚燒爐的運行穩定性。

（2）設備腐蝕

有機硅尾氣中含有大量的氯，燃燒生成Hcl。Hcl氣體在低溫環境下會發生結露，對設備腐蝕巨大。雖然在易發生腐蝕現象的除塵器箱體及管道都左右伴熱和保溫，但是對于局部的低溫死角和容易發生漏風的法蘭、人孔位置，則非常容易造成設備腐蝕。

3 有機硅廢氣治理方向探討

目前現有的處理有機硅廢氣的方法，不管是水洗法還是焚燒法，都存在著一定的環境污染和資源浪費情況。未來有機硅廢氣的治理技術，可以從以下兩方面進行深入研究和探索。

（1）源頭治理

節能減排是最有效控制污染物產生的辦法。有機硅生產企業通過引進國內外先進生產工藝技術、或者充分發揮企業自身技術力量進行科技攻關，將有機硅生產過程中的尾氣排放進行有效控制，充分回收可用資源，減少有害成分的排放量。比如氯甲烷回收技術、高低沸回收技術等。

（2）資源綜合利用

有機硅廢氣中含有的硅，是生產白炭黑的重要原料，也是生產水泥的重要原料。通過企業間的合作探索，如果能夠有效的將硅元素進行重新利用，將是一項很好的資源利用。同時，有機硅廢氣焚燒后產生大量的熱量，通過能量回收，在產生很大的經濟效益的同時，還能減少環境熱污染。

4 總結

當今社會能源匱乏、環境問題日趨嚴重，是當下經濟發生的一項重要矛盾。有機硅生產過程中，尾氣排放對環境產生很大的影響。如何更好的實現經濟可持續發展、綠色發展，是目前有機硅生產必須要解決的一項重要內容。本文對目前有機硅廢氣處理的一些過程技術及今后的可行性方向進行了簡單的研究，未能夠做到足夠深入。希望專業人員對這一方面展開深入的研究，早日解決有機硅廢氣治理中的難題。

參考文獻：

[1]丁學志，陳立軍，劉彬，&鄭銀虎.（2018）.節能新技術在有機硅廢氣處理中的應用.有機硅材料，32（3），4.