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  3. 石油化工项目(20分) 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

石油化工项目(20分) 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

tikufree2019-12-17  23
问题 <P>石油化工项目(20分)</P><P>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8 000 h。丁基橡胶是在很低的温度（-1 00℃）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3和表4所示。</P><P></P><P>【问题】</P><P>1．完成表3中的合计量（入方与出方的合计量相同）与出方的无组织排放量。</P><P>2．从聚合单元的脱气釜出来的未反应的单体和氯甲烷蒸汽经分离、干燥，再进入氯甲烷精馏塔。在回收过程中，氯甲烷精馏废气及干燥剂再生时产生的废气进入与改扩建配套的尾气处理的热氧化装置/急冷塔/洗涤塔处理系统，采用直接燃烧法进行处理。氯甲烷去除率为99.9%。改扩建前后氯甲烷的产生量分别为654.83 t/a和792.34t/a，改扩建前不加处理直排大气，改扩建后采用直接燃烧法进行处理，试计算改扩建前后排入大气的氯甲烷量及氯甲烷减少率。</P><P>3．氯甲烷回收单元有3个氯甲烷干燥塔，干燥塔的再生每30 h一个周期，每个周期分4个工况，依次为再生初期、再生中期、再生末期、稳定阶段，操作时间分别为1.5 h、6 h、8.5 h、14 h。改扩建前后热氧化器尾气的排放如表5所示。试计算改扩建后各工况下氯甲烷和非甲烷总烃的浓度（以mg/m<sup>3</sup>计）。</P><P></P><P>4．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1 000℃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？为避免二嗯英的产生，应注意些什么？</P><P>5．在表3的出方中，有哪些危险废物？应如何处置？</P><P>6．根据表3和表4的数据，计算改造前后能耗变化情况（清洁生产水平），完成表6 。</P><P></P>
选项
答案
解析<P>1．根据表2中给出的数据，现分别计算改造前、后入方原辅料的合计量，然后减去改造前、后出方7种物料的量，即得到无组织排放量（表7）。改造前后物料总量分别为45 548.72 t/a和52 701.6 t/a。改造前后无组织排放量分别为179.36 t/a和218.4 t/a。</P><P>[img]/upload/tiku/35/4012013_1.jpg[/img]</P><P>2．改扩建前后氯甲烷的产生量分别为654.83 t/a和792.34 t/a，改扩建前不加处理直排大气，改扩建后采用直接燃烧法进行处理，处理率为99.9%。则改扩建后氯甲烷排放量为792.34*(1-99.9%)=0.79 t/a改扩建后比改扩建前减少654.83 -0. 79=654.04 t/a减少率= 654.04/654.83*100%＝99.88%</P><P>3．氯甲烷回收单元有3个氯甲烷干燥塔，干燥塔的再生每30 h一个周期，每个周期分4个工况，依次为再生初期、再生中期、再生末期、稳定阶段，操作时间分别为1.5 h、6 h、8.5 h、14 h。改扩建前后热氧化器尾气的排放如表5所示。试计算改扩建后各工况下氯甲烷和非甲烷总烃的浓度（以mg/m<sup>3</sup>计）。如表8所示。</P><P>[img]/upload/tiku/35/4012013_1_1.jpg[/img]</P><P>4．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1 000℃，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0.5 s)。</P><P>5．在表3的出方中，废胶液和废胶粒是危险废物，属于HWO6有机溶剂类危险废物，应交由具有资质的危险废物处理单位进行处理，并签订协议，附在环评报告书后。6．根据表3和表4的数据，计算改造前后能耗变化情况（清洁生产水平），完成表6 。如表9所示。</P><P>[img]/upload/tiku/35/4012013_1_2.jpg[/img]</P><P>1．该题要求环评人员利用物料平衡计算无组织排放量，污染物无组织排放量对于计算卫生防护距离是十分重要的参数，没有这个数据是无法计算卫生防护距离的。污染物的无组织排放量可以通过经验数据判断、类比调查、物料衡算进行推算，在环境影响评价中，最好采用多种方法进行综合比较来确定。</P><P>2．题中给出了改扩建前后氯甲烷的产生量，且改扩建前废气不加处理直排大气，改扩建后采用直接燃烧法进行处理，需要根据采用直接燃烧法时氯甲烷的去除率计算氯甲烷的排放量，然后比较改扩建前后氯甲烷的排放量的变化，本项目丁基橡胶的产量由3.9万t/a增加到4.5万t/a，而氯甲烷的排放量却从654.83 t/a下降到0.79 t/a，充分体现了改扩建过程中采用直接燃烧法去除氯甲烷增加的环境效益。</P><P>3．本题给出了改扩建前后4种工况下氯甲烷和非甲烷总烃的排放量及排气量，要求计算它们的排放浓度，需要注意排放量的单位是kg/h，排气量的单位是m<sup>3</sup>/h，而污染物浓度的单位是mg/m<sup>3</sup>，根据公式：排放浓度=排放量/排气量计算时，需要注意单位的换算。如改扩建后工况1的情况，氯甲烷浓度= 1.044 4 kg/h*10<sup>6</sup>（mg/kg）/52 745(m<sup>3</sup>/h)=19.8 mg/m<sup>3</sup>，其余类推。</P><P>4．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1 000℃，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0.5 s）。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，极易生成二嗯英。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噁英。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噁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，在源头控制二嚼英的产生是大气环境保护中一项十分重要的工作。</P><P>5．该题考查环评人员在进行工程分析时，要根据《国家危险废物名录》和《危险废物鉴别标准》，正确判断危险废物，并标出其类别。对属于危险废物的固体废物不得就地填埋，需提交具有资质的专业危险废物处理单位进行处理，且要签订处理协议，附在环评报告书后。从表2中可以看出，废胶液和废胶粒是危险废物，属于HW06有机溶剂类危险废物。有机化工生产中的废胶液和废胶粒属于HW06有机溶剂废物中的261-005-06“有机溶剂的合成、裂解、分离、脱色、催化、沉淀、精馏等过程中产生的反应残余物、废催化剂、吸附过滤物及载体”。</P><P>6．清洁生产是环境报告中十分重要的一个章节，本题通过可研报告给出的数据，要求计算出改扩建前后能耗变化的情况。从计算结果可以看出，产品的产量从3.9万t/a增加到4.5万t/a，增加了15.4%，能耗从89 507 MJ/t产品降到80 321 MJ/t，降低了0.9%，充分体现既增产又节能减排的社会效益和环境效益。在计算中要注意单位的换算，根据表2给出的产品丁基橡胶的产量和表3给出的公用工程用量，循环水、新鲜水和3.0 MPa蒸汽的单位是t/h，丁基橡胶的产量单位是t/a 。要用上年工作小时数8 000 h这个数据。如改扩建前后循环水的用量都是5 500 t/h，则年用量就是5 500t/h*8 000 h/a =4.40*10<sup>7</sup> t/a，改扩建之前产量为3.9*10<sup>4</sup> t/a，改扩建之后产量为4.5*1 0<sup>4</sup>t/a，则改造前循环水消耗量为4.40*1 0<sup>7</sup>（t/a）/[3.9*10<sup>4</sup> (t/a)]=1 128.2 t/t，改造后循环水消耗量为4.40*1 0<sub>7</sub>（t/a）/[4.5*1 0<sup>4</sup>( t/a)]=977.8 t/t，降低了13.3%。新鲜水、3.0 MPa蒸汽和电的消耗量以此类推。在化工项目中，常将水、电、气等公用工程统一折算成能量以便对比。只要将公用工程消耗量的数据乘上表中所列系数，就得到吨产品耗能数据了。如改造前后循环水消耗量分别为1 128.2 t/t和977.8 t/t，折能系数为4.19MJ/t产品，则改造前后循环水能耗量就分别为4 72 7.2 MJ/t和4 097.0 MJ/t，其余类推。</P>
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