基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種有機廢氣回收方法，特別是涉及一種基于冷凝-萃取法有機廢氣 回收方法。屬于廢氣回收方法技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國目前大氣污染嚴(yán)重，而工業(yè)廢氣是大氣污染的重要來源。在工業(yè)廢氣中最難 處理的是有機廢氣。有機廢氣的大量排放，一方面給人體健康帶來嚴(yán)重威脅，另一方面會引 起資源的浪費。有機廢氣的排放不僅污染環(huán)境，還對給企業(yè)、國家造成巨大的經(jīng)濟損失。我 國環(huán)境保護"十二五"規(guī)劃明確指出，需加強揮發(fā)性有機污染物和有毒廢氣的控制。加強石 化行業(yè)生產(chǎn)、輸送和存儲過程揮發(fā)性有機污染物排放控制。鼓勵使用水性、低毒或低揮發(fā)性 的有機溶劑，推進精細(xì)化工行業(yè)有機廢氣污染治理，加強有機廢氣回收利用，實施加油站、 油庫和油罐車的油氣回收綜合治理工程。開展揮發(fā)性有機污染物和有毒廢氣監(jiān)測，完善重 點行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)格污染源監(jiān)管，減少含汞、鉛和二噁英等有毒有害廢氣排放。
[0003] 針對以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中主要以消除法和回收法處理有機廢氣，這兩種方法具 有如下缺點： 1)消除法主要是通過化學(xué)或生化反應(yīng)，用熱、光、催化劑或微生物將有機物轉(zhuǎn)變?yōu)槎?化碳和水等無毒物質(zhì)。其主要包括：利用RT0(蓄熱式熱力焚化爐英文名為"Regenerative ThermalOxidizer"，故簡稱為"RT0"）、微生物治理、低溫等離子、UV光解（紫外光，英文名 為'ultraviolet"，簡稱"UV"，故為紫外光光解）、催化燃燒、電化學(xué)氧化、臭氧分解法、微波 催化氧化及脈沖電暈法等。該類方法僅能在一定程度上解決有機廢氣的污染問題，減少有 害物質(zhì)的排放（部分技術(shù)可實現(xiàn)余熱回收），但不能實現(xiàn)有機廢氣的循環(huán)利用，企業(yè)、國家 資源浪費導(dǎo)致生產(chǎn)成本高的問題并未得到根本解決。故該類技術(shù)只能針對無回收價值有機 廢氣的處理，或作為有機廢氣回收項目的輔助手段。
[0004] 2)回收法主要是通過物理的方法，在一定溫度、壓力下采用選擇性吸附劑、吸收劑 及滲透膜等分離揮發(fā)性有機化合物，其主要方法包括：吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法 等?；厥辗ㄍㄟ^對有機廢氣吸收，并加以利用，是一種同時兼顧綠色環(huán)保與經(jīng)濟效益的措 施，在環(huán)境保護、企業(yè)發(fā)展以及國民經(jīng)濟的提升方面扮演著重要角色。
[0005] 在幾種有機廢氣回收方法中其缺點如下： A)吸附法：利用吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)，捕獲V0C(揮發(fā)性有機物化合物，英文是"volatile organiccompounds"，簡稱為"V0C"，環(huán)保意義上的定義是指活潑的一類揮發(fā)性有機物，即 會產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機物）。該方法可適用于大風(fēng)量、中低濃度、低濕、低溫V0C的 環(huán)境中。雖然其工藝成熟、凈化較徹底，但是吸附環(huán)己酮等酮類有機廢氣時易引起炭床起火 燃燒，并且不耐高溫、不耐濕、脫附能耗高、設(shè)備龐大、工藝較復(fù)雜、廢氣中的雜質(zhì)易引起吸 附劑中毒、吸附劑再生困難、引起二次污染。
[0006] B)冷凝法：通過降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力，使處于過飽和狀態(tài)的V0C冷凝。該 方法適用于小風(fēng)量、高沸點、高濃度V0C的有機廢氣。雖然其理論凈化程度、所需設(shè)備和操 作條件較簡單、回收物較純凈，但是傳統(tǒng)冷凝法投資較大、能耗較高、低溫冰堵、二次污染、 實際使用不經(jīng)濟。
[0007] C)膜分離：根據(jù)氣體中各組分透過膜的速率差異，實現(xiàn)有機物的選擇性滲透和分 離。該方法適用于高濃度V0C的有機廢氣。雖然分離效果好、操作簡單、控制方便，但是滲 透膜易被污染、運行成本高。
[0008] D)吸收法：利用吸收劑與V0C的相似相溶原理達(dá)到實現(xiàn)V0C的回收。該方法適用 于大風(fēng)量、中低濃度、低溫V0C的有機廢氣。雖然工藝簡單成熟、管理方便、運行成本低，但 是凈化效率稍低、消耗吸收劑、引起二次污染。
[0009] 其中，吸附法應(yīng)用最為廣泛，為克服的缺點，相關(guān)企業(yè)采用熱穩(wěn)定性優(yōu)異且不易燃 的憎水性沸石吸附劑代替活性炭吸附劑，同時采用氮氣脫附或減壓脫附代替水蒸氣脫附， 降低運行能耗，但該技術(shù)仍未得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用。
[0010] 傳統(tǒng)冷凝法，因其投資大、能耗高、存在低溫冰堵、且只針對高濃度有機廢氣等問 題較少應(yīng)用于有機廢氣的高度凈化，其主要用于其它回收方法的預(yù)操作。有企業(yè)采用閉式 循環(huán)冷凝回收技術(shù)突破了冷凝法只能運用于高濃度有機廢氣處理的傳統(tǒng)技術(shù)，但冷凝時存 在低溫冰堵的問題仍未得到根本解決。且回收的有機溶劑遠(yuǎn)未達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)，需要加工 后才可投入使用。
[0011] 為此，需要設(shè)計一種基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法。具有不產(chǎn)生低溫冰堵， 且回收的有機溶劑的含水量達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)的特點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中，冷凝法存在低溫冰堵，且回收的有機溶 劑遠(yuǎn)未達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)，需要加工后才可投入使用的問題。提供一種基于冷凝-萃取法有 機廢氣回收方法，在傳統(tǒng)閉式循環(huán)冷凝法的基礎(chǔ)上，通過向系統(tǒng)中添加適量兼具防凍和萃 取能力的溶劑，實現(xiàn)高效換熱，冷量、殘余有機廢氣及工業(yè)氣體的三重循環(huán)，解決了傳統(tǒng) 冷凝法能耗較高及僅適用于高沸點有機廢氣回收的問題；選擇兼具優(yōu)良萃取能力的防凍 液，解決低溫冰堵與所回收有機溶劑含水量超標(biāo)的問題。
[0013] 本發(fā)明的目的可以通過采取以下技術(shù)方案達(dá)到： 一種基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法，包括廢氣濃度調(diào)整步驟、分步預(yù)冷步驟、深 冷步驟、循環(huán)步驟、除冰或除霜步驟、萃取步驟、萃取劑回收步驟，其方法特點是： 1) 廢氣濃度調(diào)整步驟是基于客戶端有機廢氣濃度和國標(biāo)所規(guī)定廢氣濃度的安全標(biāo) 準(zhǔn)，采用加大或減小風(fēng)量的方式調(diào)整客戶端有機廢氣的濃度，確保有機廢氣濃度在國標(biāo)所 限定的濃度范圍之內(nèi)，保證系統(tǒng)的安全； 2) 分步預(yù)冷步驟是將調(diào)整濃度后的有機廢氣的溫度依次降至第一溫度界面（高于室 溫）、室溫及〇°C，逐步冷凝廢氣中絕大部分的水蒸氣；通過逐步降溫，降低每一次降溫時所 需的冷量以及出現(xiàn)結(jié)冰堵塞的可能性，在此步中，由于不同有機廢氣的蒸汽壓、爆炸下限 以及水溶性各不相同，故設(shè)備的工藝結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的后續(xù)處理方式應(yīng)視具體情況而定； 3) 深冷步驟是將步驟2)的有機廢氣進一步降溫，以此回收絕大部分有機廢氣； 4) 循環(huán)步驟是有機廢氣在步驟2)與步驟3)之間循環(huán)流動； 5) 除冰或除霜步驟是在步驟3)中產(chǎn)生的冰或霜通過添加防凍液及時有效地去除，避 免冰堵的發(fā)生，保證設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)； 6) 萃取步驟是在步驟3)中的有機廢氣加入可萃取水分的萃取劑； 7) 萃取劑回收步驟是將步驟6)中的萃取劑水溶液濃縮，循環(huán)利用萃取劑。
[0014]本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)方案達(dá)到： 作為一種優(yōu)選方式，步驟6)中針對水溶性較差的有機廢氣，添加具備兼顧防凍與對水 有強萃取能力的萃取劑。
[0015]作為另一種優(yōu)選方式，步驟6)中針對與水互溶的有機廢氣，添加對水有強萃取能 力的萃取劑。
[0016]作為第三種優(yōu)選方式，步驟5)中所添加防凍液對水分具有良好的萃取能力，以降 低回收的萃取劑含有的水分。
[0017]作為第四種優(yōu)選方式，步驟7)中采用減壓蒸餾或萃取蒸餾或加鹽萃取蒸餾對萃 取劑水溶液進行濃縮，將含有的少量水分除去，萃取劑水溶液及時循環(huán)使用。
[0018]本發(fā)明具有如下突出的有益效果： 1. 基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法采取相對閉式循環(huán)系統(tǒng)的操作方式，有如優(yōu) 點：⑴增大待處理有機廢氣的濃度，以此提高有機廢氣的回收率，（2).盡可能地減少有機 廢氣的無組織揮發(fā)，減少其排放； 2. 采取相對閉式循環(huán)系統(tǒng)的操作方式，減少系