某石化厂将原有3.9万t/a的丁基橡胶生产能力扩大为4.5万t/a,对现有的生产装置进行改造。生产单元在乙烯、丙烯和氯甲烷压缩机不动的前提下,增加1台聚合釜及其配套设施。尾气处理单元配套建设1套氯甲烷处理设施。改扩建工程的主要原料为异丁烯和异戊二烯,年运行时间为8000h。丁基橡胶是在很低的温度(-100℃)下操作和半连续生产条件下由异丁烯和异戊二烯聚合得到,催化剂为无水三氯化铝的氯甲烷溶液,生成的含丁基橡胶粒的聚合液进入脱气釜,经汽提分离、脱水后,挤压膨胀干燥、压块、包装出厂。改扩建前后的物料平衡和公用工程如表2和表3所示。
表2 改扩建前后的物料平衡 | |||||
入方/(t/a) | 出方/(t/a) | ||||
物料名称 | 改造前 | 改造后 | 物料名称 | 改造前 | 改造后 |
异丁烯 | 44176 | 51072 | 丁基橡胶 | 39000 | 45000 |
异戊二烯 | 1155.2 | 1350.4 | 回收异丁烯 | 5394 | 6293.6 |
三氯化铝 | 32.96 | 38.4 | 重组分 | 120 | 160 |
溶剂油 | 90.4 | 90.4 | 轻组分 | 451.84 | 564.8 |
硬脂酸钙 | 43.76 | 60 | 废胶液 | 90.4 | 90.4 |
防老剂 | 50.4 | 90.4 | 废胶粒 | 180 | 208 |
— | — | — | 烯烃废气 | 133.12 | 166.4 |
— | — | — | 无组织排放 | ||
合计 | — | — | 合计 | — | — |
表3 改扩建前后的公用工程 | ||
公用工程 | 改造前 | 改造后 |
循环水/(tha) | 5500 | 5500 |
新鲜水/(t/h) | 15 | 10 |
3.0MPa蒸汽/(t/h) | 98.48 | 113.63 |
仪表空气/(t/h) | 1.5 | 0.232 |
氮气/(t/h) | 0.421 | 0.456 |
电/[(kW·h)/h] | 4259 | 4 999 |
热氧化装置/急冷塔/洗涤塔处理系统是一种不带蓄热装置的热氧化器,将氯甲烷在近1000℃的高温下进行氧化反应,氯甲烷被转化为二氧化碳、水蒸气和氯化氢,分解产物经冷却和碱洗后,通过冷火炬系统排入大气,可将废气中的氯甲烷和氯化氢去除99.9%。由于焚烧废气中存在卤素氯,则焚烧过程中可能存在什么样的二次污染物在此燃烧条件下产生这种污染物的可能性大吗为什么为避免二噁英的产生,应注意些什么
参考答案:由于焚烧废气中存在卤素氯,应考虑焚烧过程中存在二噁英的可能,因为含卤素氯的化合物在焚烧时会形成二噁英,但产生二噁英的适宜温度为200~450℃,本项目废气处理装置的燃烧温度近1000℃,因此燃烧过程中产生二噁英的可能性不大。必须注意的是,当开始升温或急剧冷却时,要求时间尽可能短(本项目从600℃降至200℃所需时间约为0.5s)。
解析:由于该项目的催化剂为无水三氯化铝的氯甲烷溶液,这使得焚烧废气中存在卤素氯,含卤素的有机物燃烧过程中就可能产生二噁英,这是在有类似情况的化工项目环评中需要特别注意的。又由于产生二噁英的适宜温度为200~450℃,本项目废气处理装置的燃烧温度近1000℃,因此燃烧过程中产生二噁英的可能性不大。必须注意的是,当开始升温或急剧冷却时,要求时间尽可能短(该项目从600℃降至200℃所需时间约为0.5s)。
大气环境中的二噁英大多来源于城市和工业垃圾焚烧。含铅汽油、煤、防腐处理过的木材以及石油产品、各种废弃物特别是医疗废弃物在燃烧温度低于300℃时容易产生二噁英。聚氯乙烯塑料、纸张、氯气以及某些含卤素类农药的生产环节,钢铁冶炼,催化剂高温氯气活化等过程都可向环境中释放二噁英。二噁英还作为杂质存在于一些农药产品如五氯酚、2,4,5-T等中。城市工业垃圾焚烧过程中二噁英的形成机制仍在研究之中。目前认为主要有三种途径:①在对氯乙烯等含氯塑料的焚烧过程中,焚烧温度低于800℃,含氯垃圾不完全燃烧,极易生成二噁英。燃烧后形成氯苯,后者成为二噁英合成的前体。②其他含氯、含碳物质如纸张、木制品、食物残渣等经过铜、钴等金属离子的催化作用不经氯苯生成二嚼英。③在制造包括农药在内的化学物质,尤其是卤素类化学物质,像杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生。这类物质由于存在多个共轭芳香环而非常稳定,熔点较高,极难溶于水,可以溶于大部分有机溶剂,是无色无味的脂溶性物质,所以非常容易在生物体内积累。自然界的微生物和水解作用对二嗯英的分子结构影响较小,因此,环境中的二噁英很难自然降解消除。目前,在源头控制二噁英的产生是大气环境保护中一项十分重要的工作。