一种有机硅含氯有机废气、废液资源化环保处理系统的制作方法

本发明属于废气资源化处理环保领域，具体涉及到一种有机硅含氯有机废气、废液资源化环保处理系统。

背景技术：

我国有机硅材料行业正处于一个快速的发展阶段，由于有机硅材料具有耐高温、防潮、绝缘、耐气候老化、生理惰性等优异性能，使得有机硅材料与国民经济的各个领域息息相关，广泛用于纺织、电子电器、石油、化工、轻工、建筑、冶金、机械、军工、办公设备、交通运输、医药、食品加工和日用化工等领域，对高科技和产业结构优化升级发挥日益重要的作用。有机硅产业的特点是集中的单体生产和分散的产品加工，由于单体生产具有较高的技术壁垒，使得衡量有机硅工业发展水平的重要标准即为单体生产水平。制备硅油、硅橡胶、硅树脂以及硅烷偶联料的原料主要是甲基氯硅烷、苯基氯硅烷等有机硅单体，其中甲基氯硅烷的用量占整个单体总量的90%以上。

随着有机硅行业的迅速发展，全国各地有机硅行业的规模也日益扩大，有机硅行业生产过程中产生的含氯有机废气的处理问题也随之而来，现阶段该行业含氯有机废气的处理方式多为直接碱洗或者水洗处理，也有使用吸附剂吸附，不仅处理效果不佳而且不经济，浪费了大量的资源，产生的副产品需要进行赔钱二次处理。作为改进，专利号cn201010522959的专利提供了多晶硅生产中含氯硅烷废气、废液的燃烧处理工艺，将多晶硅生产过程中，排出含有氯硅烷的废气、废液在燃烧炉内，用天然气作为燃料，在900-1000℃的高温和0.01-0.06公斤的压力条件下，将废气、废液中的氯硅烷高温水解，生成容易处理的sio2、hcl和少量cl2等物质，通过脱酸和碱洗流程回收稀盐酸，可以克服水解碱吸收和石灰乳ca(oh)2中和沉淀处理不彻底，氯离子没办法去除，二次污染严重的难题，但是该工艺存在三个问题，首先，在余热锅炉后未设置急冷塔，导致烟气中可能产生二噁英类有毒物质，其次该工艺未设置脱硝装置，而且酸液溢流管位于碱洗塔之后，导致少量hcl气体在中和碱液ph值接近7时逃逸出碱洗塔，随烟气排入大气，因此排出的烟气很难环保达标，第三，该工艺不能副产高纯度的二氧化硅粉末。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种有机硅含氯有机废气、废液资源化环保处理系统，以解决上述背景技术提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种有机硅含氯有机废气、废液资源化环保处理系统，包括焚烧工段、余热回收工段、二氧化硅粉末回收工段、稀盐酸回收工段、尾气环保达标排放工段，焚烧工段之后设置余热回收工段，余热回收工段之后设置二氧化硅粉末回收工段，二氧化硅粉末回收工段与稀盐酸回收工段相连接，稀盐酸回收工段之后设置尾气环保达标排放工段。所述的焚烧工段由焚烧炉及相关辅机组成，所述焚烧炉对有机硅含氯有机废气、低沸点聚合物废液进行高温焚烧处理，通过焚烧炉上布置的温度测点控制辅助燃料和助燃风的入炉量以保证焚烧炉内的绝热燃烧温度。为了确保焚烧过程中有机物中氯离子转化为hcl，在焚烧炉炉头部位喷入饱和蒸汽进入主燃区，饱和蒸汽的喷入量可以根据测定填料吸收塔后烟气中的cl2气体含量以及cl2气体转化为hcl所需的饱和蒸汽量来确定，具体平衡式如下：4cl2+ch4+2h2o→co2+8hcl。所述的余热回收工段由两段式火管余热锅炉、除氧器、锅炉给水泵、省煤器组成，所述除氧器将给水进行除氧后经锅炉给水泵送至省煤器加热，省煤器布置在scr脱硝装置后部，进一步回收scr脱硝后尾气余热，经过省煤器换热后的锅炉给水送至两段式火管余热锅炉进行高温段余热利用。所述的二氧化硅粉末回收工段由陶瓷膜除尘器、落灰仓、1#置换仓、2#置换仓、储灰仓、1#板框压滤机、2#板框压滤机组成，所述的陶瓷膜除尘器由多组并联的开孔率为30%~90％、孔径为5~200μm的多孔陶瓷复合膜组成的过滤元件即陶瓷膜管、支撑框架、反吹装置、落灰斗以及置换仓、储灰仓组成。收集的含有hcl气体二氧化硅粉末经落灰斗进入置换仓，在置换仓中采用压缩氮气将二氧化硅粉中含有的hcl气体置换出去，置换出hcl气体后的二氧化硅粉进入储灰仓，通过工业纯净水冲洗送入中和池中中和处理，为防止hcl气体凝结为盐酸对设备造成损害，在置换仓中设备蒸汽伴热，确保置换仓中内壁温度高出hcl的酸露点温度。经过加入碳酸钠或氢氧化钠溶液中和后的中性含有二氧化硅粉的渣浆液经板框压滤机压滤后回收二氧化硅滤饼，可进一步深加工制造白炭黑等化工材料，滤液送入污水池循环利用。所述的稀盐酸回收工段由石墨急冷塔、高位水罐、石墨换热器、急冷循环泵、烟气连接通道、酸液溢流管、填料吸收塔、循环吸收泵、中和池、废酸输送泵a、废酸罐、废酸输送泵b、滤液罐、废酸输出泵c、储酸罐、盐酸输出泵、污水池、污水引出泵组成，所述的石墨急冷塔上部分作为急冷装置的同时，下部分作为一种高效的hcl吸收装置，根据hcl易溶于水的物性通过石墨急冷塔、填料吸收塔两级吸收装置大大提升了hcl的吸收效率。通过采用填料吸收塔底部槽罐内吸收液即稀盐酸泵送到的石墨急冷塔、填料吸收塔反复循环，在石墨急冷塔底部排出的含有二氧化硅粉的渣浆液中盐酸浓度可达20%以上，如果需要更高浓度可进一步降低石墨急冷塔中烟气温度和增加填料吸收塔底部槽罐内吸收液即稀盐酸循环喷淋次数来实现。填料吸收塔底部槽罐内吸收液即稀盐酸通过泵送到填料吸收塔填料层上部喷淋烟气，烟气中hcl进一步为吸收液中水份所吸收，同时，填料吸收塔采用环烧结而成的多层鲍尔填料层，通过填料吸收塔底部槽罐内吸收液即稀盐酸的多次循环大大提高对烟气中hcl的吸收率，在填料吸收塔顶部再布置一层或两层鲍尔填料层，采用清水喷淋更充分的吸收烟气中的逃逸的hcl。通过板框压滤机压滤后的滤液送入滤液罐，经滤液罐的沉淀，将滤液罐下部含有二氧化硅粉的渣浆液送回板框压滤机压滤，将滤液罐上部经沉淀后的酸液送到储酸罐中，待进一步提纯处理或者直接使用。填料吸收塔底部槽罐液位相对于石墨急冷塔底部槽罐液位要高，利用两者之间的液位差通过酸液溢流管可以实现将填料吸收塔底部一定浓度的稀酸液导入石墨急冷塔底部槽罐中，无需泵送可实现自身平衡。所述的尾气环保达标排放工段由碱洗填料塔、碱液罐、烟气再加热器、喷尿素格栅、静态混合器、尿素溶液制备罐、尿素溶液输送泵、尿素溶液储罐、尿素溶液喷淋泵、scr脱硝装置、烟囱组成，脱酸填料塔和碱液罐形成循环回路，通过碱洗填料塔中的碱液来中和去除烟气中残余的酸性气体，通过scr脱硝装置中布置的中温或低温脱硝催化剂进行选择性催化还原氧化法脱硝，脱除烟气中携带的氮氧化物，环保达标的尾气通过烟囱排入大气中。

优选的，所述两段式火管余热锅炉由前烟箱、中间烟箱、后烟箱、吹灰装置、两段火管受热面、汽包及汽水管路组成，两段式火管余热锅炉的中间烟箱和两段式火管余热锅炉的后烟箱下部布置有落灰斗，用于收集依靠重力沉降以及吹灰装置吹落的二氧化硅粉末，在落灰斗下部布置有与陶瓷膜除尘器落灰斗下部同样的置换仓、储灰仓，所述两段式火管余热锅炉汽包与后置于scr脱硝装置后的省煤器通过汽水管路相连，将与烟气经省煤器加热后的锅炉给水送到余热锅炉汽包中。

优选的，所述填料吸收塔通过循环吸收泵在塔顶喷淋装置与下方稀酸储槽形成循环回路，利用补充的工业水进一步吸收hcl和cl2气体。

优选的，所述碱洗填料塔与下方的碱液罐通过脱酸循环泵形成闭合回路；所述scr脱硝装置内置中温或低温脱硝催化剂，进行选择性催化还原氧化法脱硝作业。

本发明的有益效果在于，通过绝热焚烧炉和急冷塔的配合保证有机硅含氯有机废气、低沸点聚合物废液中有毒有害彻底焚毁，余热回收工段、二氧化硅粉末回收工段和稀盐酸回收工段的布置回收了大量能源和化工中间体，实现资源循环利用，变废为宝，节省了运行成本，减少了资源浪费，产生的烟气经过尾气环保达标排放工段处理后完全符合国家环保标准的排放要求，而且本系统布局紧凑，占地面积少，持续工作时间长，为含氯化工企业解决了可持续发展的环保难题。

附图说明

图1为本系统的整体结构示意图；

图中，1、焚烧炉；2、两段式火管余热锅炉；3、陶瓷膜除尘器；4、落灰仓；5、1#置换仓；5-1、2#置换仓；6、1#储灰仓；6-1、2#储灰仓；7、石墨急冷塔；8、高位水罐；9、石墨换热器；10、急冷循环泵；11、烟气连接通道；12、酸液溢流管；13、填料吸收塔；14、循环吸收泵；15、碱洗填料塔；16、碱液罐；17、脱酸循环泵；18、烟气再加热器；19、喷尿素格栅；20、静态混合器；21、尿素溶液制备罐；22、尿素溶液输送泵；23、尿素溶液储罐；24、尿素溶液喷淋泵；25、scr脱硝装置；26、省煤器；27、除氧器；28、锅炉给水泵；29、中和池；30、废酸输送泵a；31、1#板框压滤机；31-1、2#板框压滤机；32、废酸罐；33、废酸输送泵b；34、滤液罐；35、废酸输出泵c；36、储酸罐；37、盐酸输出泵；38、污水池；39、污水引出泵；40、烟囱；

（1）有机硅含氯有机废气、（2）焚烧炉辅助燃料、（3）焚烧炉助燃空气、（4）饱和蒸汽、（5）伴热蒸汽、（6）压缩氮气、（7）伴热蒸汽、（8）冲洗水、（9）高位水罐补充水、（10）循环冷却水上水、（11）循环冷却水回水、（12）填料吸收塔补充水、（13）烟气再加热器辅助燃料、（14）烟气再加热器助燃空气、（15）静态混合器补充水、（16）碳酸钠、（17）中性二氧化硅滤饼、（18）稀盐酸、（19）氢氧化钠溶液、（20）碱液罐补充水、（21）污水、（22）尿素溶液制备罐尿素、（23）尿素溶液制备罐补充水、（24）锅炉给水、（25）除氧器低压蒸汽、（26）烟囱排放口、（27）低沸点聚合物废液、（28）、饱和蒸汽喷入接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：一种有机硅含氯有机废气、废液资源化环保处理系统，焚烧炉1与两段式火管余热锅炉2连通，两段式火管余热锅2的左端通过管道与陶瓷膜除尘器3连通，两段式火管余热锅炉2下端与1#置换仓5相连；1#置换仓5下端与1#储灰仓6相连，1#储灰仓6连通到中和池29；所述的陶瓷膜除尘器3的上端与石墨急冷塔7上端连通，陶瓷膜除尘器3的下端与落灰仓4相连，落灰仓4的下端与2#置换仓5-1相连，2#置换仓5-1的下端与2#储灰仓6-1相连，2#储灰仓6-1连通到中和池29；石墨急冷塔7的中部处分别通过管道和烟气连接通道11与高位水罐8和填料吸收塔13连通，石墨急冷塔7底部的一侧通过管道和急冷循环泵10与石墨换热器9形成循环连接结构，另一侧通过酸液溢流管12与填料吸收塔13连通；所述的石墨换热器9上端通过管道连通着下方的废酸罐32；所述废酸罐32通过废酸输送泵b33与2#板框压滤机31-1相连，2#板框压滤机31-1上有两个出口，其中一个出口依次连通着滤液罐34和储酸罐36，两者之后分别安装有废酸输出泵c35和盐酸输出泵37，另一个出口与下方的中和池29相连；所述的中和池29还通过废酸输送泵a30与1#板框压滤机31连通，1#板框压滤机31与另一侧的污水池38相连接；所述的填料吸收塔13的上端通过管道与碱洗填料塔15连通，碱洗填料塔15上端与烟气再加热器18连通，碱洗填料塔15还通过管路与碱液罐16循环连接，碱液罐16与下方的污水池38相连；烟气再加热器18的下方设置有布置喷尿素格栅19，喷尿素格栅19分别与静态混合器20和scr脱硝装置25相连通；静态混合器20通过尿素溶液喷淋泵24与尿素溶液储罐23相连，尿素溶液储罐23通过尿素溶液输送泵22与尿素溶液制备罐21相连；scr脱硝装置25与省煤器26底端处相连通，省煤器26经过锅炉给水泵28与除氧器27相连，省煤器26有两个出口，一个与前置的两段式火管余热锅炉2相连，另一个与后置的烟囱40相连。

所述的两段式火管余热锅炉2由前烟箱、中间烟箱、后烟箱、吹灰装置、两段火管受热面、汽包及汽水管路组成，中间烟箱和后烟箱下部布置有落灰斗，所述汽包与后置的省煤器26相连。

所述的陶瓷膜除尘器3由陶瓷膜管、支撑框架、反吹装置、落灰斗组成。

所述的石墨急冷塔7分为两部分，上部分为急冷装置，下部分为吸收装置。

所述填料吸收塔13通过循环吸收泵14在塔顶的喷淋装置与下部稀酸储槽之间形成循环回路。

所述的碱液罐（16）有三个入口和两个出口，三个入口分别补充工业水、naoh和来自碱洗填料塔（15）的脱酸废水，一个出口分别通过脱酸循环泵（17）泵送碱液至碱洗填料塔（15），另一个连接至污水池（39）；所述碱洗填料塔（15）与下方的碱液罐（16）通过脱酸循环泵（17）形成闭合回路；所述scr脱硝装置（25）内置中温催化剂。

废气处理过程：有机硅含氯有机废气（1）通过废气烧嘴送入焚烧炉1中进行焚烧，通过调节焚烧炉辅助燃料（2）和焚烧炉助燃空气（3）的量使焚烧炉1内的绝热焚烧温度保持在≥1200℃，合理地布置焚烧炉1炉膛尺寸及高度，保证烟气停留时间≥2s，经过高温焚烧后，产生的高温烟气中含有一定量的hcl气体及二氧化硅粉末，高温烟气随后进入两段式火管余热锅炉2中进行余热回收。

两段式火管余热锅炉2采用两段受热面，中间由中间烟箱连接，通过合理的烟管内流速并在合理位置布置吹灰装置，保证两段式火管余热锅炉2烟管内不会产生二氧化硅粉末堆积，产生堵塞的现象；两段式火管余热锅炉2中间烟箱和后烟箱上布置有两个灰斗，二氧化硅粉末被收集到灰斗中，积存一段时间后开启灰斗下部阀门使二氧化硅粉末落入两段式火管余热锅炉2下部的1#置换仓5中，通过向1#置换仓5内通入压缩氮气（6）对二氧化硅粉末中携带的微量hcl气体进行置换，置换后的气体排放到两段式火管余热锅炉2出口后的烟道中，1#置换仓5内布置有伴热装置，以防止hcl发生结露对设备造成腐蚀，1#置换仓5中经过置换后的二氧化硅粉末落入下部的1#储灰仓6中储存。

两段式火管余热锅炉2将高温烟气温度由1200℃降低至550℃后烟气进入陶瓷膜除尘器3中，陶瓷膜除尘器3由外部支撑结构、内部陶瓷膜管、反吹装置和落灰斗组成，陶瓷膜管对二氧化硅粉末有很高的分离效率，烟气中携带的二氧化硅粉末大部分被收集下来落入下部的落灰斗中，随后落入陶瓷膜除尘器3下部的落灰仓4中，当落灰仓4中的二氧化硅粉末储存到一定量时，开启落灰仓4下部的阀门，使落灰仓4中的二氧化硅粉末落入下部的2#置换仓5-1中，通过向2#置换仓5-1内通入（6）压缩氮气对二氧化硅粉末中携带的微量hcl气体进行置换，置换后的气体排放到两段式火管余热锅炉2出口后的烟气管道中，2#置换仓5-1布置有伴热装置，以防止hcl发生结露腐蚀设备，2#置换仓5-1中经过置换后的二氧化硅粉末落入下部的2#储灰仓6-1中储存。

为遏制二噁英类有害物质的产生，陶瓷膜除尘器3流出的550℃烟气进入石墨急冷塔7内进行急冷，保证550℃烟气在1s内被降低到60℃，急剧降温过二噁英类有害物质的最佳生成温度区间。所述的石墨急冷塔7分为上部喷淋急冷段和下部稀酸储槽两部分，其中上部喷淋急冷段由石墨壳体、喷嘴、接管和水冷夹套等组成，下部稀酸储槽壳体采用内表面衬有天然橡胶的碳钢，以防盐酸腐蚀。在下部稀酸储槽底部开有液相出口，下部稀酸储槽的腰部为气体出口，稀酸液位由远传液位计进行在线监测，并可根据系统循环状况自动或者手动调节液位，液位的上限设置距气体出口有一定距离，可避免液相酸液外溢，烟气自石墨急冷塔7顶部进入上部喷淋急冷段，石墨急冷塔7顶部布置有若干急冷水喷枪，烟气与急冷水在上部喷淋急冷段接触混合后迅速降温，烟气中携带的hcl气体一部分被急冷水吸收落到下部稀酸储槽中，石墨急冷塔7上部喷淋急冷段布置有水冷夹套，通过循环冷却水上水（10）对石墨进行降温保护，循环冷却水回水（11）回厂区冷却塔中，石墨急冷塔7下部稀酸储罐中的稀酸通过急冷循环泵10抽取送入石墨换热器9中通过循环冷却水上水（10）进行换热降温，在石墨换热器9经过换热后的循环冷却水回水（11）回厂区冷却塔中，经过石墨换热器9换热后的稀酸一部分送回石墨急冷塔7中用作急冷，一部分送去烟气连接通道11中进行除尘，当经过急冷循环产生足够浓度的稀酸时，急冷循环泵10之后另一个管路阀门开启，将稀酸送入储酸罐32中，石墨急冷塔7的急冷水通过高位水罐8进行补充，高位水罐8的液位通过高位水罐补充水（9）进行维持，由于烟气中携带的二氧化硅粉末有一部分被急冷水冲下带入到稀酸中，导致产生的稀酸品质不佳，因此将储酸罐32中的稀酸通过废酸输送泵b33输送到2#板框压滤机31中进行板框压滤，压滤后的滤液进入滤液罐34中，滤饼被送入中和池中对滤饼中的残留稀酸进行中和，滤液罐34中的稀酸通过废酸输出泵c35输送到储酸罐36中存储，当需要时通过盐酸输出泵37将稀盐酸（18）送出系统外。

为进一步去除烟气中携带的二氧化硅粉末，石墨急冷塔7出口排出的烟气进入到烟气连接通道11中，通过向烟气连接通道11喉口处喷水将烟气中携带的残余二氧化硅粉末进行去除作业，喷淋水来自急冷循环泵10泵后，随后喷淋水携带部分二氧化硅粉末随烟气进入酸液溢流管12中进行气液分离。本废气资源化利用系统采用重力式酸液溢流管，通过合理的控制烟气流速并对酸液溢流管12结构进行合理地设计，可以保证最佳的气液分离效果，烟气中携带的水夹带二氧化硅粉末在重力的作用下通过酸液溢流管12下部分的出水口流出，通过管道送回石墨急冷塔7中。

经过气液分离后的烟气进入填料吸收塔13中对hcl气体进行再次吸收，填料吸收塔13内部布置有多层填料，填料吸收塔13上部布置有喷淋装置，通过喷淋水对烟气中携带的hcl气体进行再次吸收，吸收后产生的稀酸落入填料吸收塔13下部的储槽中，储槽中的稀酸通过循环吸收泵14抽取，一部分进行循环喷淋吸收，另一部分送回石墨急冷塔7中。为保证尾气达标排放，填料吸收塔13出来的烟气送入后面的碱洗填料塔15中进行碱液脱酸处理，碱洗填料塔15内部布置有多层填料，碱洗填料塔15上部布置有喷淋装置，通过脱酸循环泵17抽取碱液罐16中的碱液循环喷淋对烟气中携带的残余酸性气体进行脱除，当碱液罐16中循环液ph值达到某一预定值时，开启排水阀将一部分含盐水排出到污水池38中，排放一定量后关闭阀门，然后通过向碱液罐16中加入氢氧化钠溶液（19）和碱液罐补充水（20）以保持碱液的浓度和循环喷淋的水量。

经过碱洗后的烟气进入到烟气再加热器18中，通过燃烧烟气再加热器辅助燃料（13）对烟气进行升温至220℃左右，以保证后续scr脱硝装置25的脱硝效率。在烟气再加热器18和scr脱硝装置25的连接烟道上布置喷尿素格栅19，通过向尿素溶液制备罐21中加入尿素（22）和尿素溶液制备罐补充水（23）制备50%浓度的尿素溶液，随后通过尿素溶液输送泵22将制备的尿素溶液输送至尿素溶液储罐23中进行储存，通过尿素溶液喷淋泵24抽取尿素溶液储罐23的尿素溶液送至静态混合器20中，向静态混合器20内补充静态混合器补充水（15）将50%浓度的尿素溶液稀释至10%浓度，随后通过喷尿素格栅19喷入烟道内与220℃烟气进行混合，混合后的烟气进入到scr脱硝装置25中进行选择性催化还原脱硝，将烟气中携带的氮氧化物还原为水和氮气。

经过脱硝后220℃的烟气还有较多的残余热量，进入省煤器26中对除氧水进行加热以回收烟气中的残余热量，锅炉给水（24）进入除氧器27中，通过向除氧器27内通入低压蒸汽（25）对锅炉给水（24）进行加热到104℃除氧，随后通过锅炉给水泵28抽取除氧水送至省煤器26内对烟气携带的残余热量进行回收，换热后的锅炉给水送至两段式火管余热锅炉2的汽包中，通过内循环在两段火管受热面内吸收高温烟气的热量产生饱和蒸汽（4）送出系统外供热用户使用。经过省煤器26换热后的烟气通过烟囱40排放到大气中。

1#/2#储灰仓6中的二氧化硅粉末通过冲洗水（8）冲洗携带并送入中和池26中，同时2#板框压滤机31压滤出的含稀酸的滤饼也送入中和池26中，通过向中和池26中加入碳酸钠（16）对中和池26中的酸液进行中和，中和后的含二氧化硅粉末的悬浊液一部分被废酸输送泵30抽取送至1#板框压滤机31中进行最终压滤，压滤后的中性二氧化硅滤饼（17）送出界区外，压滤出的中性滤液送入污水池38中。污水池38中的污水为中性偏碱废水，在液位达到一定高度时通过污水引出泵39将污水（21）引出送至污水处理厂。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。