含VOC 廢氣的回收凈化工藝

更新時間：2009-09-05 22:54 來源：環境工程作者: 李澤清閱讀：2513

摘要:針對目前國內VOC 廢氣凈化的現狀,以吸附、冷凝回收原理為基礎,采用集成了加熱器和冷卻器功能的新型吸附床及纖維活性炭,通過實驗研究及實踐應用,確定了纖維炭吸附+熱力脫附+冷凝回收處理工藝。該工藝應用于高濃度、小風量的VOC 廢氣處理,具有較好的經濟效益和環境效益。

關鍵詞：VOC,廢氣,回收,凈化

1 　前言

含VOC (Volatile organic compounds , 揮發性有機物) 廢氣的污染防治問題逐漸受到重視,引進國外治理設備存在投資大、運行成本高的問題,國內傳統工藝存在技術落后、運行不穩定、效率低的問題,因此亟待研究開發新的治理工藝。

本工藝以吸附、冷凝回收原理為基礎,采用集成加熱器和冷卻器功能的新型吸附床纖維活性炭,在凈化廢氣的同時,回收了大量的VOC 溶劑,使環保投入產生了較好的經濟效益和環境效益。在此以某精細化工廠尾氣處理工程為例,介紹該工藝。

2 　工藝流程及說明

2.1 　尾氣狀況

該廠生產醫藥中間體,尾氣為反應釜卸料時的排氣及進料前的洗氣,共有18 個反應釜不同時段間歇排氣, 平均廢氣量約2 000 m3Ph , 其中甲苯濃度16.6 gPNm3 ,四氫呋喃(THF) 濃度為23.6 gPNm3 ,其余為空氣、N2 (洗氣用N2 ) 及微量氯乙烯,排氣溫度為常溫。

2.2 　工藝流程圖(見圖1)

2.3 　工藝流程說明

由于反應釜排氣為間歇排氣,特設氣體緩沖罐使尾氣均勻進入纖維活性炭吸附床。設兩臺吸附床,一臺處于降溫吸附過程,另一臺處于加熱脫附過程中,兩臺吸附床通過電動閥門自動轉換作用。吸附過程啟動設于固定炭層間的冷卻器,以吸收吸附熱、降低床層溫度,尾氣經吸附后,凈化氣體由排氣風機進入煙囪排放。脫附過程,開啟固定炭層間的加熱器及循環風機,使系統全面加熱,隨著活性炭溫度提高,VOC逐漸解析出來,循環氣體中VOC 濃度也不斷提高。吸附床排出的氣體先經預冷卻器降溫,再經冷凝器使VOC 冷凝回收下來,之后氣體經加熱器升溫回到吸附床加熱解析活性炭,脫附過程不引入新風,脫附濃縮比較高。

3 　工藝要點

3.1 　吸附、脫附性能參數確定

目前活性炭產品中,以纖維活性炭性能最佳,蜂窩活性炭次之,而顆�；钚蕴吭俅�。本工藝采用纖維活性炭為吸附劑,由于吸附劑的吸附、脫附性能是確定本工藝的關鍵因素,而廠家提供的有關參數存在不詳、失實問題。因此針對類似工況作纖維活性炭性能的實驗室研究,結果見圖2。

試驗條件:甲苯濃度3 000 ×10 - 5 ,溫度20 ℃,炭層高0.1 m。本工藝取有效吸附周期15 min ,吸附量質量分數為40 % ,吸附溫度≤40 ℃,有效脫附周期15 min ,脫附率90 % ,脫附溫度150 ℃。

3.2 　吸附床設計

為獲得理想的吸附和脫附效率,要求吸附床升溫、降溫速度快,床內空氣、N2 殘余量小,脫附循環氣體VOC 濃度提升快。吸附床設多層吸附層,層與層之間設有冷卻器及加熱器,采用翼式板式金屬換熱器換熱效率較高,可以迅速地升溫或降溫;換熱器特制為模塊狀,體積小、重量輕,活性炭設篩網托架,金屬耗量少,安裝緊揍,吸附床內部剩余空間小,使脫附時VOC 濃度很快提升。

3.3 　冷凝效率

為達到較高的冷凝回收率,除提高脫附氣體VOC濃度(即提升濃縮比) 外,應選取較低的冷凝溫度,以降低VOC 飽和蒸汽分壓,提高回收率。本工藝控制冷凝溫度為- 5 ℃,甲苯回收率≥90 % ,THF 回收率≥85 %。為減少冷凍水用量、降低運行成本,設兩級冷卻、冷凝,先用循環冷卻水使脫附氣體冷卻至40 ℃以下, 再用- 5 ～ - 10 ℃的冷凍水使氣體降溫至- 5 ℃,大部分VOC 得以冷凝回收。

4 　運行效果

該設備已運行近一年,運行效果見表1。