防爆型溶剂回收机 溶剂回收机设备( 三 )


2冷冻冷凝法冷凝是对废气进行冷却或加压使其中待去除的物质达到过饱和状态而冷凝从气体中分离出来 。冷凝能有效地分离沸点310 K以上, 浓度0.005%以上的污染气体 。对于更低沸点的物质, 其冷凝需要更深的冷却程度或更大的压强,因而大大增加了运行费用 。冷凝的效率由于受到冷却程度和加压程度的限制,往往作为预处理和前级净化手段,回收下来的溶剂也需进一步的处理去除水分和杂质才能回用 。
冷凝过程特别适合于净化低流速、高浓度的废气流 。将全部废气冷却到其中所含的蒸气的露点以下,实现在热交换器的表面上的冷凝,理论回收率决定于初始浓度、净化温度和可以冷凝的组分在该温度下的蒸气压 。然而实际上,流速、温度分布和设备的几何形状等起决定性的作用,而雾(气溶胶)的生成、冷凝器中的不均匀的流动和无控制的生成冰对冷凝过程也有干扰,这些因素妨碍在低温下达到平衡浓度 。该工艺目前在国内外高浓度油气回收方面应用比较普遍,其中,美国Edwards Engineering 公司是冷凝法油气回收装置生产工艺的典型代表 。Gupta等研究了冷凝和吸附相结合的工艺处理双组分的VOCs 混合物,数学模型参数的结果表明该工艺可以处理浓度在很大范围内变化的VOCs 气流,而对于回收高浓度的气体(>1%),比较适合采用冷凝,而处理低浓度的气体,则吸附是优先考虑的工艺 。在冷凝工艺中,采用液氮作为冷凝剂,而液氮的流量和冷凝器的尺寸都对VOCs 的回收有很大的影响 。
3吸收法3.1概述
吸收技术是利用有机物“相似相溶”原理,采用低挥发或不挥发的吸收剂与废气直接接触而将VOCs转移到吸收液中,实现污染物的分离净化 。吸收过程按机制可分为物理吸收和化学吸收,吸收效果主要取决于吸收剂性能和吸收装置的结构特征 。吸收剂应具备较大的溶解度、对设备无腐蚀、挥发性低、无毒、化学性稳定、价格便宜且来源广等特性,通常为液体类物质,主要为液体石油类物质、表面活性剂和水组成的混合液等 。吸收装置主要为喷淋塔、填充塔、各类洗涤器、气泡塔、筛板塔等 。吸收法的优点是可以回收利用有机溶剂,并且操作弹性比较大,工艺流程简单,操作和维护简单,适用于治理废气浓度范围宽、流量较大、温度较低和压力较高情况下的有机废气,但是传统吸收设备体积庞大,一次性投资费用较高,不适用于中小型企业,尤其是建厂初期没有考虑有机废气治理的企业 。
3.2吸收剂
【防爆型溶剂回收机 溶剂回收机设备】吸收剂性能的优劣,是决定吸收操作效果好坏的关键因素之一 。根据国内外文献研究,对于吸收VOCs废气的吸收剂主要可以分为三大类:(1)矿物油类吸收剂;(2)高沸点有机溶剂类;(3)含水复合吸收剂 。我国七八十年代针对VOCs的治理所选用的吸收剂多为轻柴油、机油等非极性矿物油 。此类吸收剂对有机污染物的吸收率一般可以达到90%以上 。季学李等在实验室内用小型喷泡吸收器进行了吸收甲苯的吸收剂的选择,比较了 0号柴油、7号机油和洗油的吸收效果 。结果表明,0号柴油的吸收效果最好,柴油对VOCs的吸收效率与柴油中甲苯的含量成反比,当柴油中甲苯含量达40%时,吸收剂不再吸收,即接近饱和状态 。陈定盛等以废机油为甲苯废气的吸收剂,考察了在塔直径为 30 mm,填料为 10 mm×10 mm的陶瓷拉西环的吸收塔中各因素对吸收效果的影响,确定了最佳操作条件:空塔气速为70 m/h、液气比为2.5 L/m,此时当甲苯浓度为 500~2500 mg/m时,去除率可达到95%~98% 。矿物油类吸收剂虽然对VOCs有较高的吸收容量,但由于矿物油本身组成复杂,含有一些易挥发的组分,因此在吸收过程中存在挥发损失,造成存在二次污染的问题,并且矿物油易燃,在操作过程中有安全隐患,同时矿物油的价格日益上涨,使用成本上升 。由于矿物油类吸收剂存在溶剂易挥发损失的问题,因此研究人员筛选一些不易挥发的高沸点有机溶剂作为甲苯废气的吸收剂 。张志昆等研究了利用高沸点吸收剂 OSBP(邻仲丁基苯酚)在鼓泡填料塔中吸收合成革生产尾气中甲苯、丁酮和 DMF 的工艺 。当气液摩尔比为 7.9,吸收剂与尾气温度为 25℃时,OSBP 对甲苯、丁酮和 DMF 的吸收效率分别可以达到 98.2%、92.5%和 98.5% 。Heymes等对高沸点有机溶剂吸收甲苯废气进行了研究,他比较了四类高沸点有机溶剂:聚乙二醇类、邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、硅油对甲苯的吸收效果,通过综合比较种物质的亨利常数、蒸气压、黏度和扩散系数,认为己二酸类中的己二酸二异辛酯(DEHA)是吸收甲苯废气最适宜的吸收剂 。然后采用 DEHA 为吸收剂以直径 0.1 m,总高度 2.5 m,金属高流环为填料,填料高度为 1 m 的填料塔吸收含甲苯废气,并对其流体力学性能和质量传递问题进行了研究 。当液气比在3.6~12.9 时,两个小时内吸收率在 70%以上 。从上可以看出,高沸点的有机溶剂对甲苯有较好的吸收效果,且饱和蒸汽压非常小,因此没有矿物油类吸收剂挥发损失的缺点,但是高沸点有机溶剂的粘度普遍偏高,因此在吸收设备中会造成液体分布不均匀和设备压降大等问题,而且高沸点有机溶剂的价格较高,使用成本大 。水是廉价易得且使用最广泛的吸收剂,利用水与一些化学试剂组成复合吸收剂,比如矿物油和表面活性剂等,来提高VOCs在吸收剂中的溶解度,可降低吸收剂的使用成本 。黄小林等以水-柴油作为苯系物吸收剂,吸收剂组成为水:油=1:l,对 p H 值、表面活性剂的选择和用量、吸收容量等做了大量实验研究,获得了比较满意的结果 。罗教生以水-洗油吸收剂作为甲苯废气吸收剂,考察了水和洗油的组成比例、表面活性剂的选择和吸收剂的pH值,当在水:洗油=6:4,添加表面活性剂A和D均为 0.05%,pH值为10条件下,对甲苯的吸收效率较好,可获得较为满意的净化效果 。