化工行业废气处理冷凝工艺介绍

冷凝法是用来分离气体中可以冷凝的组分,目前主要用于回收废气中有价值的熔剂。而不是单独通过冷凝法达到废气排放的标准。因此,在有机废气净化中,冷凝法主要是回收溶剂,并作为废气净化的一道预处理工序。从蒸汽状态转变为液态状态的过程称为冷凝。

冷凝工艺原理

其原理是:根据物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压,借降温或升压使废气中有机组分的分压等于该温度下的饱和蒸汽压,则有机组分冷凝成液态而从气象中分离出来。

有机废气净化的冷凝法一般划分为三个温度范围和三种不同类型的冷却剂或冷冻剂。

  1. ≥0℃:直接用冷却水或者是冷冻水,有时也可用空气冷却
  2. ≤50℃,那就采用冷冻盐水
  3. ≤120℃,只能采用液氮来冷却

冷凝法对高沸点VOCs净化效果较好,而对低沸点的则较差较差,一般都是部分冷凝。若废气中溶剂的含量低于10g/m³,为达到排放标准而用冷凝法净化废气,通常温度要求达到-40℃以下。一般冷凝法处理有机废气的流量范围是:流量小于3000m³/h(标态下)。废气中的VOCs含量约占0.5%-10%。

冷凝法所用的设备主要是冷凝器,冷凝器型式分为直接接触式冷凝器和表面换热式冷凝器,即直接冷凝和间接冷凝。在之前接触时的情况下,废气中的VOCs蒸汽与冷的液体直接接触,而冷凝。所用的冷凝器和吸收设备一样,大多采用喷淋塔、文丘里洗涤器或填料塔。直接接触是大多采用水冷来冷却废气,虽然设备简单投资少,但会形成二次污染及废气净化问题,转化为废水处理问题。表面换热式冷凝器主要有管束式换热器和翅片式换热器。后者是用来空气作为冷却介质,即空冷器。两种冷凝方法在精细化工生产过程中都有应用。只不过应用范围、场合、规模大小不同而已。

通过对直接冷凝法和间接冷凝法进行比较发现。对于二硫化碳的回收,直接冷凝法比间接冷凝法更有优势。优势体现在以下四个方面:

  1. 热交换效率高,能量损失少,节能比较明显
  2. 由于不同,由于不需要。向间接冷凝法那样定期清洗,故操作简单方便,对生产线不会产生不良影响
  3. 由于热交换效果好,生产稳定。回收效率高,且回收效率保持稳定,不会随操作时间增加而降低
  4. 由于在冷却水中加入了氢氧化钠,可使硫化氢有害气体转化成硫化钠,改善了工厂周围大气的环境质量

有专家设计出一台有自动控制系统的管翘式换热器的样机。并利用该装置回收了乙酸乙酯、乙醇。通过实验测试了不同冷凝温度、换热时间对回收效率的影响,冷凝温度依次为-18℃,-15℃,-7℃。换热时间分别为5min、10min、20min、25min、30min、40min。实验结果表明,温度越低,回收效率越高。-18℃时,乙酸乙酯的z高回收效率为70%,乙醇为96.77%。

换热时间太长或太短,回收效果均不理想,z佳换热时间为20-25min。采取此种工艺,回收溶剂效率得到提高,进一步研究操作压力进气浓度等因素的影响,找到一个z佳条件,可z大化回收有机溶剂。

需要指出的是,原则上只y当废气处理量较少,而可冷凝物质的浓度相对较高时才可用冷凝法,若用水或空气作为冷却剂,一般是不能达到排放标准的,必须做进一步净化,在废气处理量大浓度低的有机废气净化情况下,通常冷静法与其他方法如吸附燃烧氧化联合使用。

冷凝法仅作为净化过程前的预处理供水。借以降低后续废气净化装置的投资和操作费用。有机废气在低温下冷凝所含的水分、二氧化碳和其他组分会冻结。从而导致装置部分的堵塞和影响传热效果。因此,必须用加热方法定期清除此外,当用冷凝法回收溶剂时有机组分的浓度常处于爆炸浓度范围之内。因此,对于装置安q等级的要求极高。

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