新型工業(yè)有機(jī)廢氣處理回收裝置

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1、新型工業(yè)有機(jī)廢氣處理回收裝置摘??要：文章介紹了一種新型的活性炭吸附工藝及裝置。論述了該工藝確立的理論根據(jù)，并提出了與之相適應(yīng)的裝置在設(shè)計(jì)中所需要考慮的幾個(gè)問題。該套裝置對(duì)有機(jī)污染物的去除率可達(dá)到95%以上，回收的有機(jī)溶劑的純度達(dá)到99.5%以上，可直接用于生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)和廢物資源化的要求，收到了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。主題詞：溶劑回收裝置；免干燥冷卻；設(shè)計(jì)原則；廢物資源化；??1．前言在染料、醫(yī)藥、涂料、塑料、感光材料、合成橡膠、化學(xué)纖維以及許多石油化工產(chǎn)品和焦化產(chǎn)品的生產(chǎn)使用過程中，都會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣。其濃度大多

2、在1000～3000mg/m3左右，這些有機(jī)廢氣的直接排空，不僅對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，危害人體健康和生態(tài)環(huán)境，而且造成大量寶貴資源的浪費(fèi)。目前我國對(duì)工業(yè)有機(jī)廢氣的凈化處理技術(shù)主要是采用吸附法，吸附材料主要是活性炭。但這些裝置存在的共同問題是設(shè)備相對(duì)復(fù)雜、故障率較高、占地面積較大；一次性投資較大，不適用于中小企業(yè)，不利于市場推廣。同時(shí)由于設(shè)計(jì)上的原因，油水分離不夠徹底，容易造成二次污染。針對(duì)上述問題，我們開發(fā)了一套《活性炭有機(jī)廢氣高效吸附回收裝置》，有機(jī)溶劑的去除率可以達(dá)到95%以上；回收的有機(jī)溶劑可直接用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化；

3、根據(jù)廢氣的濃度和流量的不同，溶劑的回收成本一般在1200～1500元/噸；投資回收期在一年左右；裝置的設(shè)計(jì)壽命為十年。專家對(duì)該產(chǎn)品的鑒定結(jié)論是：“產(chǎn)品具有創(chuàng)新性，……達(dá)到同類產(chǎn)品的國內(nèi)領(lǐng)先水平?！?2．回收裝置簡介2．1裝置的組成?裝置的組成如圖所示。吸附罐Ⅰ和吸附罐Ⅱ通過氣動(dòng)閥門切換，交替進(jìn)行吸附和脫附單元操作，脫附后的混合汽經(jīng)冷凝器冷卻后進(jìn)入油水分離器進(jìn)行分離，溶劑進(jìn)行回收，冷凝水排放，冷卻水循環(huán)使用。系統(tǒng)運(yùn)行中的所有動(dòng)作均由PLC系統(tǒng)自動(dòng)完成，系統(tǒng)啟動(dòng)后的運(yùn)行無須由人值守。2．2工藝流程的確定由于傳統(tǒng)工藝在脫附后須對(duì)吸附劑

4、進(jìn)行熱風(fēng)干燥、冷卻，因而使裝置復(fù)雜、一次性投資增加，同時(shí)還因系統(tǒng)的頻繁切換而引起系統(tǒng)運(yùn)行不夠穩(wěn)定，故障率增多，運(yùn)行成本增大。如果能夠適當(dāng)?shù)难娱L吸附罐的吸附時(shí)間，就可以去掉吸附劑冷卻、干燥的單元操作，直接通入已經(jīng)冷卻的含有有機(jī)溶劑的廢氣，邊冷卻和低溫干燥邊吸附。在開始階段，雖然高溫脫附時(shí)使吸附罐的溫度較高，但在低溫廢氣吸附過程中，開始時(shí)所形成的飽和區(qū)溫度將逐步下降，飽和區(qū)的平衡被破壞而重又獲取吸附能力，轉(zhuǎn)變?yōu)榻粨Q區(qū)，形成二次吸附波。在不降低活性炭吸附性能的前提下，既簡化了單元操作又確保了裝置的工作效率，同時(shí)也大大降低了一次性投資和

5、運(yùn)行成本。2．3吸附材料的選取我們在多次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)活性炭和活性炭纖維兩種材料為吸附介質(zhì)進(jìn)行了對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：①在等溫固定床吸附器中，無論是活性碳纖維還是顆粒活性炭，在大風(fēng)量情況下使用時(shí)，其透過曲線的斜率都較小，傳質(zhì)區(qū)的床層高度偏高。而傳質(zhì)區(qū)中通常有50%左右的吸附劑尚未吸附。②由于脫附條件的限制（因一般環(huán)保企業(yè)不具備壓力容器設(shè)計(jì)、制造資質(zhì)，脫附時(shí)的蒸汽壓力小于0.1Mpa，脫附溫度較低）及在物理吸附過程中伴有化學(xué)吸附發(fā)生，而化學(xué)吸附又是不可逆的，因此吸附劑的初始濃度偏高。③吸附劑使用周期超過一周后，其透過曲線的斜率就開始逐漸減

6、小，吸附性能逐漸變壞。因而吸附劑一般達(dá)到理論飽和吸附量的35%左右時(shí)即出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，需對(duì)吸附劑進(jìn)行脫附再生了。由于碳纖維堆比重比活性炭小，在相同容積的情況下，活性炭纖維的裝載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于顆粒活性炭，因而以活性炭纖維為吸附劑時(shí)，吸附時(shí)間遠(yuǎn)小于顆粒活性炭。為滿足前述工藝流程的需要，選用顆?；钚蕴孔鑫絼┦潜匾摹?3．部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題3．1吸附罐3．1．1污染物為腐蝕性氣體時(shí)，應(yīng)選用抗腐蝕材料制造或按HGJ229進(jìn)行防腐蝕處理和驗(yàn)收（當(dāng)然包括所有與溶劑接觸的其他設(shè)備及管路等）。因普通的耐酸不銹鋼對(duì)氯離子敏感，易產(chǎn)生嚴(yán)重的晶間

7、腐蝕現(xiàn)象，故當(dāng)溶劑中含有氯離子時(shí)，與之接觸的材料應(yīng)選用00Cr17Ni14Mo2（即SUS316L）。3．1．2吸附床中氣體流速的控制。流速過大時(shí)，不僅增加了壓力損失，還造成有機(jī)溶劑分子與吸附劑接觸時(shí)間過短，不利于氣體吸附。通常可將流速控制在0.2m/s左右。因此吸附罐要有足夠的通過斷面和停留時(shí)間，它們都是吸附罐尺寸的函數(shù)。椐此可確定每組吸附罐的數(shù)量（每組的罐體應(yīng)并聯(lián)）；3．1．3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)確保所有的過氣斷面都產(chǎn)生良好的、均勻的氣流分布，避免死角，以期增大傳質(zhì)速率，提高吸附效果；3．1．4注意進(jìn)出氣采樣口的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)的規(guī)定，

8、減少采樣誤差；3．1．5由于吸附過程是一個(gè)放熱過程，吸附熱將使廢氣和碳床的溫度升高，使吸附率下降，且熱量的積累也將帶來安全隱患。因此應(yīng)設(shè)置能有效的控制和調(diào)節(jié)吸附操作溫度的機(jī)構(gòu)。吸附罐的表面溫度一般應(yīng)控制在不高于60℃；3．2油水分離器?油水分離器的結(jié)構(gòu)如下圖所示