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有机废气VOC回收方法

    VOC的处理方法有两类:一类是破坏性方法,如焚烧法和催化燃烧法等,将VOC转化成CO2和H2O;另一类是非破坏性方法,即回收法,常用的回收方法有炭吸附法、冷凝法和膜分离法
    回收法中的前两种方法早已工业化,普遍用于许多VOCs的回收,尤其是炭吸附法,已经在制鞋、喷漆、印刷、电了等行业得到应用,用于对苯、醋酸乙酷、氯仿等VOC的回收非常有效;冷凝法主要用于回收高沸点(即低挥发性)和高浓度的VOC,一般用在各种回收方法之前.
    膜分离法现已用于石油化工、制药等行业,该方法流程简单、回收率高、能耗低、无二次污染,是一种非常有前途的分离方法,目前已成功地应用于许多VOC的回收。表2列出了这3种常用的VOC回收方法的特点。
常用的VOC回收方法的特点
一、炭吸附法
    该法是目前最广泛使用的VOC回收法。商业化的吸附剂有粒状活性炭和活性炭纤维两种,它们的吸附原理和工艺流程完全相同。其它的吸附剂,如沸石、分了筛等,也已在工业上得到应用,但因费用较高而限制了它们的广泛使用。
1.1原理和流程
    该法的原理:吸附剂所具有的较大的比表面对废气中所含的VOC发生吸附,此吸附多为物理吸附,过程可逆;吸附达饱和后,用水蒸气脱附,再生的活性炭循环使用。
    吸附过程常采用两个吸附器,一个吸附时另一个脱附再生,以保证过程的连续性。经吸附器吸附后的气体,直接排出系统。脱附采用水蒸气作为脱附剂,蒸汽将吸附在炭表面的VOC脱附并带出吸附器,通过冷凝和蒸馏,将VOC提纯回收。
1.2工业应用
    活性炭吸附法最适于处理VOC浓度为300 X 10-6 = 5000 X 10- 6的有机废气,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氢化合物、大部分含氯溶剂、常用醇类、部分酮类和酷类等,常见的有苯、甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、蔡、醋酸乙酷等;活性炭纤维吸附法可用于回收苯乙烯和丙烯睛等,费用较活性炭吸附法高得多。该法已广泛用于喷漆行业的苯、乙醇和醋酸乙酷,制鞋行业的三苯(苯、甲苯、二甲苯)和丙酮,印刷行业的异丙醇、醋酸乙酷和甲苯,电了行业的二氯甲烷和三氯乙烷的吸附回收。
1.3使用限制
    能与活性炭发生反应的VOC、会发生聚合反应的VOC和大分了高沸点的有机物,不宜用该法回收。该法对进气中VOC的浓度也有限制,一般不超过5000 X 10- 6.
    另外,炭在蒸汽再生过程中产生的冷凝液,经回收VOC后排放,可能造成二次污染,在应用该法时对此废液须有处理措施。
二、冷凝法
    该法的原理:通过将操作温度控制在VOC的沸点以下而将VOC冷凝下来,从而达到回收VOC的目的。
    采用该法回收VOC,要获得高的回收率,系统就需要较高的压力和较低的温度,故常将冷凝系统与压缩系统结合使用,设备费用和操作费用较高,适用于高沸点和高浓度VOC的回收。该法一般不单独使用,常与其它方法(如吸附、吸取、膜分离法等)联合使用,这里不作详细先容。
三、膜分离法
    该法是一种新的高效分离方法。装置的中心部分为膜元件,常用的膜元件有平板膜、中空纤维膜和卷式膜,又可分为气体分离膜和液体分离膜等。
3.1原理和流程
    以气体膜分离技术为例,其原理是:利用有机蒸气与空气透过膜的能力不同,使二者分开。其过程分两步:首先压缩和冷凝有机废气,而后进行膜蒸气分离。
    气体膜分离流程如图1所示。
气体膜分离流程图
    含VOC的有机废气进入压缩机,压缩后的物流进入冷凝器中冷凝,冷凝下来的液态VOC即可回收;物流中未凝部分通过分离,分成两股物流,渗透物流含有VOC,返回压缩机进口;未透过的去除了VOC的物流(净化后的气体)从系统排出。为保证渗透过程的进行,膜的进料侧压力需高于渗透后物流侧的压力。
3.2工业应用
    用该法可回收的VOC有脂肪族和芳香族碳氢化合物、氯代烃、酮、醛、睛、酚、醇、胺、酸、氯氟烃等,如丁烷、辛烷、三氯乙烯、二氯乙烯、苯乙烯、丙酮、乙醛、乙睛、甲基溟、甲基氯、甲基异丁基酮、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲醇、环氧乙烷、环氧丙烷、CFC-11, CFC-12, CFC-13,HCFC一12等。
    该法已成功地应用于许多领域,用其它方法难以回收的有机物,用该法可有效地解决。国外现有数10套工业装置,并已运行多年,如聚氯乙烯生产中氯乙烯单体的回收,聚烯烃生产中己烷的回收,喷漆过程中HCFC-123的回收,医院消毒中CFC-12和环氧乙烷等的回收,致冷设备(如电冰箱、空调等)及气雾剂、泡沫塑料等产品在生产或使用过程中排放的CFCs和HCFC的回收。采用该法回收有机废气中的丙酮、四氢吠喃、甲醇、乙睛、甲苯等(浓度为50%以下),回收率可达97%以上。
    目前,该法正迅速发展成为石油化工、制药、食品加工等行业回收VOC的有效方法,同时也是保证排气达到环保要求的好方法,越来越受到各行业的重视。


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