石油化工现场机柜间新风净化探讨

石油化工现场机柜间新风净化探讨

陈素玲,陈广耀

  中石化广州工程有限公司  广东省广州市  510620

安徽华东化工医药工程有限责任公司  河南省洛阳市   471000

摘要：石油化工厂设有大量现场机柜间，机柜间内布置有机柜，为了避免电路板腐蚀，需要送入一定数量的新风使房间保持正压，防止腐蚀性气体进入室内，并对新风进行净化处理。如何选择合理的净化方案，对保证机柜间内的空气质量至关重要。新风净化既要初投资少，还要运行费用低，需要综合考虑，做到技术方案最优。

关键词：石油化工 现场机柜间 新风 化学过滤

1、需要净化的气体种类的确定

现场机柜间所服务的工艺装置不同，或附近有其他工艺装置，新风所需净化的气体也不同。以炼油装置为例，需要净化的气体主要有H2S、SO2、Cl2、NO等。沿海地区还需考虑盐雾过滤。

2、新风净化处理的必要性

腐蚀电气元器件和精密设备的气体主要有三种：酸性气体（如硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、氯气及氟化氢等）、碱性气体（如氨气）和强氧化气体（如臭氧）。在这些气体当中 , 酸性气体需要特别关注。比如说，浓度为 10ppb的氯气能与25000ppb的氨气产生同样的腐蚀效果。不同环境可能存在不同性质和不同浓度的腐蚀性气态污染物。腐蚀的情况有可能马上出现，也有可能多年后才出现，完全取决于现场的具体状况。

气体污染物对精密仪器的影响有三类：化学影响、机械影响和电学影响。

电路板中的铜蠕变腐蚀和表面安装组件中的镀银腐蚀是两种常见的化学故障。含硫气体和湿气能腐蚀电路板上所有暴露在外的镀铜，所生成的硫化铜能够引起电路板蠕变，并会造成临近的相隔功能部件短路。含硫气体即使在干燥情况下也能腐蚀银，并生成硫化银；硫化银大量聚集后会产生机械压力，从而破坏封装的完整性。封装的完整性受到破坏后，下层的银会暴露在外，发生进一步的腐蚀，直到部件中的所有银全都耗尽，最终导致断路。

3、机柜间空气质量标准

美国标准仪器、系统和自动化协会 (ISA) 发布的 ISA- 71.04-1985 标准 “过程测量和控制装置的环境条件：腐蚀性气体”，给出保证电子设备最佳性能及安全运行所需的空气质量规范。该标准将各种电子和电器设备间的腐蚀性气体浓度划分为四个等级，分别代表环境中腐蚀性气体浓度对电子设备安全的不同影响程度，已成为各国电子和电器设备间设计的指导手册。ASHRAE T/C 9.9 在其最近出版的“针对数据中心的气体和颗粒物污染指南”中，建议将数据中心内的气态污染物浓度控制在 ISA-71.04-1985 标准所规定的 G1等级以内。

4、新风气体净化方法

去除新风中的有害气体方法通常采用吸附法。它是将空气与大表面、多孔而粗糙的固体物质想接触，空气中的有害成分积聚或凝缩在固体表面，达到净化气体的一种方法。用于吸附杂质的物质叫做吸附剂。根据吸附剂表面与吸附质之间作用力的不同，可分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是由物理作用力，及分子间的范德华力所引起的，吸附质与吸附剂之间不发生化学反应，吸附质性质不会改变。化学吸附是由化学键力引起的，吸附质与吸附剂之间发生表面化学反应，形成化学键。

使用未经化学处理的活性炭进行吸附属于物理吸附。活性炭本身不具备分解能力，吸附量是固定的，如果不及时更换，可以导致吸附饱和后又将原有的污染物再度析出，与空气中新产生的污染物混合，导致污染物浓度进一步上升。

使用经化学处理过的活性炭进行吸附属于化学吸附。化学吸附通过化学反应将气体污染物转化为无毒无害的盐，不会发生解吸附现象。因此吸附处理通常采用化学吸附。

5、化学吸附材料种类

    吸附剂是表面积大且具有丰富微孔的物质，吸附剂的物理性质包括比表面积、孔半径、孔隙率、堆积密度等。对吸附剂的基本要求是要吸附性能好，不仅能吸附非极性物质，还能吸附极性物质；饱和吸附量大，吸附速度快；脱附性能好，脱附速度快，残留量低；能耐水；气体阻力小；有足够的机械强度和良好的化学稳定性等。

空气净化的吸附剂材料的除了最常见的活性炭之外，通常还有活性氧化铝，以及活性炭和活性氧化铝的混合物、多孔陶瓷材料等。

活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积，能与气体（杂质）充分接触，从而赋予了活性炭所特有的吸附性能，可以无差别吸附多种污染物。

活性氧化铝是一种多孔性、高分散度的固体材料，吸附性能好、热稳定性好，表面光滑，机械强度大，吸湿性强，吸水后不胀不裂保持原状，无毒、无嗅、不溶于水、乙醇。活性氧化铝是一种微量水深度干燥的高效干燥剂，适用于无热再生装置。

6、吸附材料化学处理

吸附材料经过化学处理才能由于化学吸附。吸附材料的具体处理方法应根据需去除的目标气体确定。常见的化学处理方法见表1。

7、对新风化学过滤的主要要求

将浸渍过化学物质的吸附剂做成过滤器成为化学过滤器。对化学过滤器的的基本要求是：

1）具有足够的过气断面和停留时间，合理确定过滤器的尺寸；

2）均匀良好的气流分布，以便所有的过气断面都能得到充分利用；

3）预先去除入口气体中能污染吸附剂的杂质，需设置滤尘过滤器；

4）易于更换吸附剂。

8、吸附材料的形状和化学过滤器的类型

活性炭和活性氧化铝材料一般为圆球形小颗粒，成品化学过滤器通常为深床式，由于深床式化学过滤器的过流孔隙小，与气体的接触较为充分，适合由于空气质量较差的场合。多孔陶瓷材料一般吸附材料的一般为蜂窝状，化学过滤器一般为板型。由于蜂窝装板型化学过滤器的过流孔隙较大，与空气的接触不入深床式充分，适合于空气质量不很差的场合。两种现状滤料的其它优缺点比较见表2.

9、化学过滤新风净化机的选择

将化学过滤器与送风机组合做成的新风机成为化学过滤新风机。按过滤器和风机的布置位置分为卧式和立式。由于立式新风机更换滤料机维修不方便，只适合于采用蜂窝形状吸附剂且新风量较小的情况。当采用深床式过滤器或虽然采用蜂窝状吸附剂但新风量较大的情况。

当现场机柜间面积很小而没有设置新风系统式，可在室内设置室内循环式化学过滤空气净化机，去除由于人员进出而进入机柜间内的室外空气中的有害气体

结论

（1）现场机柜间的新风是否设置化学过滤器器应根据室外空气质量确定；

（2）吸附剂浸渍的化学物质应根据需要去除的目标气体确定；

（3）当室外空气质量较差时，建议采用深床式过滤器，当室外空气质量不太差时建议选用蜂窝式过滤器；

（4）采用深床式过滤器或新风量较大时应采用卧式新风机组，。

（5）化学过滤器前应设置粗效和中效过滤器，深床式化学过滤器后应设置中效过滤器；

（6）化学过滤器前建议设置冷却和加热器。

参考文献

[1]  张俊 .石油化工企业抗爆建筑物新风系统设计要点[J]. 炼油技术与工程.2021(06): 64-67

[2]  刘珂, 张俊. 石油化工中心化验室通风空调系统设计[J]. 暖通空调.2020(09): 91-96