VDI 3451-2004 Emission control - Hydrogen chloride production and precessing plants.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEmissionsminderungAnlagen zur Herstellung und Verarbeitung von ChlorwasserstoffEmission controlHydrogen chloride production and processing plantsVDI 3451Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 2VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch /

2、 Available from Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure,Dsseldorf 2004Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung

3、 im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40 Oktober 2004October 2004The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).No guarantee c

4、an be given with respect to the English transla-tion. The German version of this guideline shall be taken asauthoritative.Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Geltungsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

5、1 Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Herstellung von Chlorwasserstoff . . . . . . 41.3 Verarbeitung von Chlorwasserstoff . . . . . 81.4 Handhabung von Chlorwasserstoff undvon Salzsure . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Technisch

6、e Mglichkeiten zur Minderungder Emissionen . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.1 Allgemeine Problematik. . . . . . . . . . . 162.2 Gasgemische ohne Begleitstoffe, die dieAbsorption beeinflussen . . . . . . . . . . . 162.3 Aerosolabscheidung . . . . . . . . . . . . . 212.4 Reinigung durch trockeneV

7、erfahren/Chemisorption . . . . . . . . . . 232.5 Gemeinsame Absorption von Chlorwasserstoff, Sammelauslsse . . . . . 232.6 Schornsteine . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Beschrnkung der Emission . . . . . . . . . . 264 Anleitung fr Emissionsmessungen . . . . . 264.1 Aufgabenstellung . . . . . .

8、. . . . . . . . 264.2 Messbedingungen . . . . . . . . . . . . . . 264.3 Durchfhren der Messungen . . . . . . . . 264.4 Messmethoden, Messzeit, Anzahl derMessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.5 Messbericht . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 Diffuse Emissionen: . . . . . . . . . . . . .

9、 . 285.1 Erfassung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285.2 Auftreten diffuser Emission . . . . . . . . . 285.3 Beschrnkung diffuser Emissionen . . . . . 295.4 berwachung diffuser Emission . . . . . . 30Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Contents PagePreliminary note . . . .

10、. . . . . . . . . . . . . . . 2Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Manufacture of hydrogen chloride . . . . . . 41

11、.3 Processing of hydrogen chloride . . . . . . . 81.4 Handling of hydrogen chloride and hydrochloric acid . . . . . . . . . . . . . . . 152 Emission control measures . . . . . . . . . . . 162.1 General situation . . . . . . . . . . . . . . . 162.2 Gas mixtures free from componentsinterfering with ab

12、sorption . . . . . . . . . . 162.3 Aerosol collection . . . . . . . . . . . . . . 212.4 Waste gas cleanup by dryprocesses/chemisorption . . . . . . . . . . . 232.5 Central hydrogen chloride absorptionsystems, collecting systems . . . . . . . . . 232.6 Stacks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13、 253 Emission limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 Instructions for emission measurement. . . . 264.1 Objective . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264.2 Measurement conditions . . . . . . . . . . . 264.3 Performance of measurements . . . . . . . . 264.4 Measuring methods, sampling perio

14、d,number of measurements. . . . . . . . . . . 274.5 Measurement report . . . . . . . . . . . . . 285 Fugitive emissions. . . . . . . . . . . . . . . . 285.1 Determination. . . . . . . . . . . . . . . . . 285.2 Fugitive emission sources . . . . . . . . . . 285.3 Control of fugitive emissions. . . . .

15、 . . . . 295.4 Monitoring fugitive emissions . . . . . . . . 30Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Frhere Ausgabe: 6.81; 07.03 Entwurf,deutschFormer edition: 6/81; 07/03 draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLAusschuss Emissionsmi

16、nderung Anlagen zur Herstellung und Verarbeitung von ChlorwasserstoffB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 2 VDI 3451 Preliminary noteIn the Commission on Air Pollution Prevention ofVDI and DIN Standards Co

17、mmittee KRdL ex-perts from science, industry and administration, act-ing on their own responsibility, establish VDI guide-lines and DIN standards in the field of environmentalprotection. These describe the state of the art in sci-ence and technology in the Federal Republic of Ger-many and serve as a

18、 decision-making aid in the pre-paratory stages of legislation and application of legalregulations and ordinances. KRdLs working resultsare also considered as the common German point ofview in the establishment of technical rules on theEuropean level by CEN (European Committee forStandardization) an

19、d on the international level byISO (International Organization for Standardization).The following topics are dealt with in four subdivi-sions: Subdivision I ”Environmental Protection Techniques“Integrated pollution prevention and control for in-stallations; procedures and installations for emis-sion

20、 control; overall consideration of measures foremission control with consideration given to theair, water and soil; emission limits for dusts andgases; plant-related measurement instructions; en-vironmental industrial cost accountingSubdivision II ”Environmental Meteorology“Dispersion of pollutants

21、in the atmosphere; emis-sions from accidental releases; micro- and meso-scale wind field models; interaction between theatmosphere and surfaces; meteorological measure-ments; applied climatology; air pollution maps;human-biometeorological evaluation of climateand air hygiene; transfer of meteorologi

22、cal dataSubdivision III ”Environmental Quality“Effects of air pollutants on man, farm animals, veg-etation, soil, materials, and the atmosphere; meth-ods for the measurement and evaluation of effects;determination of microbial air pollutants and theireffects; olfactometry; environmental simulation S

23、ubdivision IV”Environmental Measurement Techniques“Techniques for emission and ambient air measure-ments of inorganic and organic gases as well asparticulate matter; optical open-path measurementmethods; measurement of indoor air pollutants,measurement of soil air pollutants; procedures forestablish

24、ing reference material; test procedures formeasurement devices; validation procedures;measurement planning; evaluation methods; qual-ity assuranceVorbemerkungIn der Kommission Reinhaltung der Luft im VDI undDIN Normenausschuss KRdL erarbeiten Fach-leute aus Wissenschaft, Industrie und Verwaltung inf

25、reiwilliger Selbstverantwortung VDI-Richtlinienund DIN-Normen zum Umweltschutz. Diese be-schreiben den Stand der Technik bzw. den Stand derWissenschaft in der Bundesrepublik Deutschlandund dienen als Entscheidungshilfen bei der Erarbei-tung und Anwendung von Rechts- und Verwaltungs-vorschriften. Die

26、 Arbeitsergebnisse der KRdL flie-en ferner als gemeinsamer deutscher Standpunkt indie europische technische Regelsetzung bei CEN(Europisches Komitee fr Normung) und in dieinternationale technische Regelsetzung bei ISO(Internationale Organisation fr Normung) ein.Folgende Themenschwerpunkte werden in

27、vier Fach-bereichen behandelt:Fachbereich I Umweltschutztechnik“Produktionsintegrierter Umweltschutz; Verfahrenund Einrichtungen zur Emissionsminderung;ganzheitliche Betrachtung von Emissionsminde-rungsmanahmen unter Bercksichtigung vonLuft, Wasser und Boden; Emissionswerte frStube und Gase; anlagen

28、bezogene messtechni-sche Anleitungen; UmweltschutzkostenrechnungFachbereich II Umweltmeteorologie“Ausbreitung von Luftverunreinigungen in derAtmosphre; strfallbedingte Freisetzungen;mikro- und mesoskalige Windfeldmodelle; Wech-selwirkung zwischen Atmosphre und Oberfl-chen; meteorologische Messungen;

29、 angewandteKlimatologie; Lufthygienekarten; human-bio-meteorologische Bewertung von Klima und Luft-hygiene; bertragung meteorologischer DatenFachbereich III Umweltqualitt“Wirkung von Luftverunreinigungen auf Mensch,Tier, Pflanze, Boden, Werkstoffe und Atmosphre;wirkungsbezogene Mess- und Erhebungsve

30、rfah-ren; Erfassung und Wirkung mikrobieller Luftver-unreinigungen; Olfaktometrie; UmweltsimulationFachbereich IVUmweltmesstechnik“Emissions- und Immissionsmesstechnik fr anor-ganische und organische Gase sowie fr Partikel;optische Fernmessverfahren; Messen von Innen-raumluftverunreinigungen; Messen

31、 von Boden-luftverunreinigungen; Verfahren zur Herstellungvon Referenzmaterialien; Prfplne fr Mess-gerte; Validierungsverfahren; Messplanung; Aus-werteverfahren; QualittssicherungB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure,

32、Dsseldorf 2004 VDI 3451 3 Die Richtlinien und Normen werden zunchst alsEntwurf verffentlicht. Durch Ankndigung im Bun-desanzeiger und in der Fachpresse erhalten alle inte-ressierten Kreise die Mglichkeit, sich an einemffentlichen Einspruchsverfahren zu beteiligen.Durch dieses Verfahren wird sicherge

33、stellt, dassunterschiedliche Meinungen vor Verffentlichung derendgltigen Fassung bercksichtigt werden knnen.Die Richtlinien und Normen sind in den sechs Bn-den des VDI/DIN-Handbuches Reinhaltung der Luftzusammengefasst.Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen insbe-sondere geltenden Gesetze, Veror

34、dnungen Verwal-tungs- und sonstigen Vorschriften wird hingewiesenG1 bis G9.Bei der Auswahl der Manahmen zur Emissionsmin-derung ist der Grundsatz der Verhltnismigkeit zubercksichtigen.Alle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtliniebeziehen sich auf den Normzustand (273 K, 1013 hPaoder nach TA Luft:

35、 101,3 kPa nach Abzug des Was-serdampfanteils. Auf Ausnahmen wird besondershingewiesen. Der Begriff Rohgas wird im Sinne vonungereinigtem Abgas verwendet.GeltungsbereichDie Richtlinie befasst sich mit der Entstehung, Ver-meidung, Minderung und Messung von chlorwasser-stoffhaltigen Emissionen, die be

36、i der Herstellung undVerarbeitung von Chlorwasserstoff und Salzsure an-fallen, auerdem mit Verfahren, bei denen Chlorwas-serstoff als Reaktionsnebenprodukt entsteht.Eine Beschreibung aller Verfahren im Rahmen dieserRichtlinie ist nicht mglich. Die getroffene Auswahlsoll eine sinngeme Einordnung der

37、Emissionsbe-schrnkung auch fr alle andere, nicht in dieserRichtlinie aufgefhrte Verfahren, ermglichen.GlossarTAR Thermische Abgasreinigungs-AnlagePVFE PolytetrafluorethylenPVDF PolyvinylidenfluoridPE PolyethylenGFK Glasverstrkter KunstharzPP PolypropylenPVC PolyvinylchloridThe guidelines and standar

38、ds are first published asdrafts. These are announced in the Bundesanzeiger(Federal Gazette) and in professional publications inorder to give all interested parties the opportunity toparticipate in an official objection procedure. Thisprocedure ensures that differing opinions can be con-sidered befor

39、e the final version is published.The guidelines and standards are published in the six-volume VDI/DIN Reinhaltung der Luft (Air Pollu-tion Prevention) manual.Reference is made to the most important acts, ordi-nance, administrative and other regulations applica-ble to the construction and operation o

40、f the plants G1to G9.In the selection of the emission control measures, theproportionality of costs and effects has been takeninto account.Unless expressly stated otherwise, all volumetric gasrates stated in this guideline relate to standard andpressure conditions (273 K, 1013 hPa or according toTA

41、Luft (Federal German Clean Air Regulations):101.3 kPa) after deduction of the water vapour con-tent. The term raw gas as used in this guideline des-ignates the untreated waste gas stream.ScopeThis guideline covers the generation, prevention,control and measurement of hydrogen chloride-con-taining em

42、issions released from hydrogen chlorideand hydrochloric acid production and processingplants. Moreover, it deals with processes generatinghydrogen chloride as a reaction by-product.In view of the huge number of processes involved, anexhaustive description of all the processes producingor processing

43、hydrogen chloride of hydrochloric acidis not possiple within the scope of this guideline. Theprocess selection here presented is to provide a basisfor deriving the emission limitations for processesnot covered by this guidelineGlossaryTAR thermal waste gas treatmentPVFE polytetrafluoroethylenePVDF p

44、olyvinylidene fluoridePE polyethyleneFRP fibre-reinforced plastics PP polypropylenePVC polyvinyl chlorideB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2004 4 VDI 3451 1 Technologie1.1 AllgemeinesChlorwasserstoff ist ein

45、 farbloses, stechend riechendesGas, das sich leicht zu einer farblosen Flssigkeit ver-dichten lsst. Schdigende Wirkungen hngen vonKonzentrationshhe und Expositionsdauer ab 1. Erhat einen Siedepunkt von etwa 85 C. In Wasser lster sich leicht und bildet Salzsure. Die wssrige Chlor-wasserstoff-Lsung ha

46、t bei 18 C im thermodynami-schen Gleichgewicht einen Gehalt von 42 Gew.-%HCl 2. An der Luft bilden konzentrierte Salzsureund Chlorwasserstoff durch Anlagerung von Wasser-dampf weie Nebel. Chlorwasserstoff wird entwederals Gas direkt weiterverarbeitet oder in verflssigterForm bzw. in wssriger Lsung a

47、ls Salzsure versandt.Bei einigen Verfahren entstehen neben gasfrmigemChlorwasserstoff und Flssigaerosolen auch Fest-stoffaerosole von chloridhaltigen Salzen. Diese sindin der Technik wie auch bei der Analyse aus demGasstrom schwer abzutrennen (siehe Abschnitt 2.1)Angaben zu weiteren Eigenschaften vo

48、n HCl undHandhabung sind Ullmanns Enzyklopdie dertechn. Chemie“, Bd. 20 (4. Auflage), S. 363374, zuentnehmen.1.2 Herstellung von Chlorwasserstoff Grotechnisch wird Chlorwasserstoff durch Umset-zen von Chlor mit Wasserstoff hergestellt. Diese Re-aktion wird als Direkt-Synthese bezeichnet (exo-therme

49、Reaktion). Man erhlt dabei Chlorwasser-stoffgas von hoher Reinheit. Weitere Synthesemg-lichkeiten sind ebenfalls nachstehend dargestellt.1.2.1 Direktsynthese von ChlorwasserstoffWasserstoff und Chlor werden unter leichtem ber-druck (1,5 bar bis 4,0 bar) zu Chlorwasserstoff nachfolgender Reaktionsgleichung umgesetzt:H2+ Cl2 2 HCl (Gas)Die Ausgangsgase werden z.B. kontinuierlich einemQuarz-/Graphitbrenner einer HCl-Syntheseeinheitzugefhrt