CN102476015A - 挥发性有机物回收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明挥发性有机物回收方法及装置。所述方法最好包括利用洗涤器在水中吸收在来自排放源的废气中的挥发性有机化合物气体的第一步骤、在冷冻浓缩机中冻结浓缩第一步骤所获的含挥发性有机化合物的水并且使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的第二步骤、在热交换器中利用该步骤所获的冰来制冷的第三步骤、再利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的第四步骤。第四步骤最好是在蒸馏器中分离出挥发性有机化合物和水的工序。最好还包括把在第四步骤中分离出来的水供给第一步骤的第五步骤。

Description

挥发性有机物回收方法及装置

技术领域

 本发明涉及废气回收方法及其装置，尤其是涉及废气中的溶剂等挥发性有机物回收方法及装置。

背景技术

各种工厂产生了各种溶剂等的挥发性有机化合物。最好回收再利用这些气体。为此，提出了回收溶剂等的各种方法。

    过去，作为工厂等排出的挥发性有机化合物的回收，一般知道了在活性炭等吸附材料上吸附挥发性有机化合物的方法。由于例如无法根据气体溶剂类型在吸附材料上吸附挥发性有机化合物并且因而有机化合物被排出，所以这种方法不能达到预期的除去性能。此外，活性炭劣化速度根据气体溶剂类型而加快，存在着活性炭交换成本增大的问题（运营成本）。

    此外，利用洗涤器的挥发性有机化合物气体的回收是常见的方式。风量增大且挥发性有机化合物气体中的低浓度气体，洗涤器所需的水量增大。

    当水量增多时，更多地产生了含有洗涤器所回收的挥发性有机化合物的废水，处理这种废水的回收挥发性有机化合物的工作量增大，因而这样的回收方法成为在经济上有困难的回收方法。

发明内容

本发明的目的是提供这样一种挥发性有机物回收方法及装置，它们能够成本比较低但高效率地回收大量废气中的溶剂等挥发性有机化合物并且能够再利用所回收的挥发性有机化合物。

实现上述目的的废气回收方法是这样的：

<1>一种废气回收方法，其特征在于，它包括在水中吸收挥发性有机化合物气体的第一步骤、冻结浓缩在第一步骤中获得的含挥发性有机化合物的水并且使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的第二步骤、利用在该步骤中获得的冰来制冷的第三步骤、再利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的第四步骤。

 <2>如第<1>项所述的废气回收方法，其特征在于，第四步骤由使含高浓度挥发性有机化合物的水分离成挥发性有机化合物和水的步骤构成。

<3>如第<1>项或第<2>项所述的废气回收方法，其特征在于，它包括把在第四步骤中分离出的水供给第一步骤的第五步骤。

<4>如第<1>项一第<3>项之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第四步骤分离出来的挥发性有机化合物供应给需要挥发性有机化合物的设备的第六步骤。

<5>如第<1>项一第<4>之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第三步骤中利用冰制冷后生成的水供给第一步骤的第七步骤。

<6>如第<1>项一第<5>项之一所述的回收方法，其特征在于，挥发性有机化合物是有机溶剂。

<7>如第<1>项一第<6>项之一所述的回收方法，其特征在于，在废水处理设备中，分解处理在第三步骤中利用冰制冷后生成的水中的挥发性有机化合物。

根据本发明的废气回收方法，在第一步骤中，在水中吸收废气中的挥发性有机化合物气体。在第二步骤中，含有挥发性有机化合物的水被冻成冰，从而水结成冰变成了近似于纯水的冰，而挥发性有机化合物没有被冻结，从而所述挥发性有机化合物溶解在水中。因而，在经过第二步骤的水中的挥发性有机化合物浓度增高。含这种高浓度挥发性有机化合物的水在第四步骤中被分离成挥发性有机化合物和水。

此时，由于水中的挥发性有机化合物浓度高，所以该分离步骤的处理量减少，分离所需的能量减少。

实现上述目的的废气回收装置是这样的：

<8>一种废气回收装置，它包括在水中吸收挥发性有机化合物气体的第一机构、冻结浓缩在第一步骤中获得的含挥发性有机化合物的水并且使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的第二机构、利用在该步骤中获得的冰来制冷的第三机构、再利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的第四机构。

<9>如第<8>项所述的废气回收装置，其特征在于，第一机构是洗涤器。

<10>如第<9>项所述的废气回收装置，其特征在于，第四机构是蒸馏器。

通过本发明的废气回收装置，最佳地实现了废气回收方法。尤其是在洗涤器中，水滴或水膜与挥发性有机化合物气体的接触效率高，在蒸馏器中，通过挥发性有机化合物与水之间的沸点差而有效地使挥发性有机化合物与水分离。

本发明由于采取以上技术方案，因此能够利用本发明的废气回收方法及其装置从含有大量溶剂等挥发性有机化合物的废气中有效地除去挥发性有机化合物，在不使用活性炭等吸附材料的情况下，只使用水就足够了，在能够再利用所回收的溶剂的同时，能够有效地再利用在回收挥发性有机化合物时产生的制冷，从而能够降低挥发性有机化合物回收的运营成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的说明。

图1是表示本发明回收装置的一个优选实施例的结构示意图。

10-溶剂废气排放源：14-洗涤器（喷淋塔）；18-冷冻浓缩机：20-蒸馏器；24-热交换器；26-溶剂回收槽：32-储冰槽；36-热交换器。

具体实施方式

以下，说明本发明最佳实施例。

<回收方法>

※第一步骤

第一步骤由在水中吸收挥发性有机化合物气体的工序构成。在这里，挥发性有机化合物可以是水溶性有机溶剂。至于水溶性有机溶剂，例如可以是甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等酒精类及甘醇等多价酒精类、丙酮、甲酮、甲乙酮、环己酮等酮类、甲基甲酸、乙基甲酸、甲基乙酸、乙基乙酸、甲基乳酸等酯类等。

在各种工厂内，这些挥发性有机化合物成气体状地包含在废气中。能够通过使废气更有效地接触水而在水中吸收废气中的挥发性有机化合物。至于在此所用的方式，虽然可以是使废气过水的方法，但采用洗涤器的方法尤其适用。在洗涤器中，具有废气所含的挥发性有机化合物气体通过水滴或水膜而补足的功能，也可以使用喷淋塔、旋流式洗涤器、文丘里洗涤器、泰森清洗器和其它装置，尤其是从能够有效地截留废气中的挥发性有机化合物气体在水中吸收挥发性有机化合物的观察出发，优选喷淋塔。

※第二步骤

第二步骤是冻结浓缩含有挥发性有机化合物的水并使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的工序。冻结浓缩含有挥发性有机化合物的水的方式可以是利用冷却板在板上结冰的方法、利用冰粒的方法和利用加减压力的方法等，而本发明可以是任何一种方法。在第二步骤中，冻结浓缩含有挥发性有机化合物的水将高浓度地含有挥发性有机化合物的水与近似于纯水的冰分离开。近似于纯水的冰变成冰晶颗粒及冰团等状态。

※第三步骤

第三步骤由利用在第二步骤中获得的冰来制冷的工序构成。最好将热交换器用作利用这种制冷的机构。

※第四步骤

第四步骤最好是由是在第二步骤中生成的含高浓度挥发性有机化合物的水被分离成挥发性有机化合物和水的工序构成。这个分离工序能够采用蒸馏器、膜分离装置、离心分离装置等任何装置。在第二步骤中，在含挥发性有机化合物的水中，挥发性有机化合物的浓度相当高，因此，由于供给分离工序的水的体积减少了，所以分离过程的水处理量减少，分离所需的能量减少。

在第四步骤中，含高浓度挥发性有机化合物的水未必要被分离成挥发性有机化合物和水，如果设置了能够在原来状态下利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的设备，则也可以给该设备提供含有高浓度挥发性有机化合物的水。

※第五步骤

第五步骤由把在第四步骤中分离出的水供给第一步骤的工序构成。在第四步骤中分离出的水被用作在第一步骤中与废气接触的水，必要时相应地加入补充水。

※第六步骤

第六步骤由把在第四步骤中分离出的挥发性有机化合物供给需要挥发性有机化合物的设备的第六工序构成。在第四步骤中分离回收的挥发性有机化合物在根据需要贮存在容器中以后能够返回到需要挥发性有机化合物的设备例如第一步骤所供废气的排放源中。此外，在第四步骤中分离回收得到的挥发性有机化合物也可以成为挥发性有机化合物的制备原料，另外，也可以代替重油等把上述挥发性有机化合物用作燃料。

※第七步骤

第七步骤由把在第三步骤中制冷过后的水供给第一步骤的工序构成。在第二步骤中生成的冰是近似于纯水的冰，在冰晶颗粒及冰团等中只吸取了很少量的挥发性有机化合物，因而，在第三步骤制冷过后的水中含有极少量的挥发性有机化合物。

不过，即使含有极少量的挥发性有机化合物，这样的水也可以被用于在第一步骤中使其与含有挥发性有机化合物的气体接触，这不成问题。

※其它步骤

把在第三步骤中制冷过后的水供给废水处理设备，在这里，水中的疏气性细菌等微生物分解了挥发性有机化合物，如果处理水中的挥发性有机化合物浓度和COD值及BOD值在允许值范围内，则也能够把处理水排放到工厂外。

<回收装置>

接着，说明回收装置的优选实施例。

图1是表示废气回收装置的一个优选实施例的结构示意图。在图1中，10表示溶剂废气排放源，溶剂废气排放源例如是使用溶剂等的工厂。

溶剂废气排放源10通过气体通道12而与洗涤器14连通。虽然洗涤器14可以是喷淋塔、旋流式洗涤器、文丘里洗涤器、泰森清洗机和其它装置等，但在图示的例子中，它是喷淋塔，以后称其为喷淋塔。喷淋塔14的下部通过接管16与冻结浓缩机18相连。

冷冻浓缩机18包括冷却用热交换器、利用该冷却用热交换器冷却水溶液并形成含冰晶颗粒的浊悬浮液的制冰机、从所获浊悬浮液中分离出水并通过排出水使冰晶颗粒高浓度化且使冰晶颗粒长大形成冰团的机构。

从冷冻浓缩机18的浊悬浮液中分离出水的机构通过接管20与蒸馏器22的塔底部相连。蒸馏器22的塔顶部与通过热交换器24与容槽26相连。蒸馏器22的塔底部通过接管28及接管30与喷淋塔14的底部相连。

生成冷冻浓缩机18的冰团的机构通过接管34与装在冷冻浓缩机18上的储冰槽32相连。储冰槽32通过热交换器36、接管30与喷淋塔14的塔底部相连。

接着，说明具有上述结构的废气回收装置的作用。

溶剂废气排放源10所产生的含溶剂废气通过气体通道12进入喷淋塔14中。废气从喷淋塔14的底部进入塔内并且充分地与从塔顶部喷出的雾状水滴接触。通过废气与水滴的接触，废气中的溶剂气体被水吸收，含溶剂的水滞留在喷淋塔14的塔底部内，除去了气体状溶剂的废气从喷淋塔14的塔顶部被排出。

滞留在喷淋塔14底部内的含溶剂水通过接管16被送入冷冻浓缩机18中。在冷冻浓缩机18中，含溶剂的水通过冷却用热交换器被冷却并且生成了含冰晶颗粒的浊悬浮液。由于水在冷却用热交换器的温度下结成冰而溶剂却未结冰，所以大部分水变成了冰晶颗粒，从而生成了这些冰晶颗粒分散在由残余水和溶剂液构成的溶液中的浊悬浮液。接着，使浊悬浮液中的冰晶颗粒与溶液分离开，冰晶颗粒通过接管34被送入储冰槽32中。

另一方面，含有高浓度溶剂的水通过接管20被送入蒸馏器22中。在蒸馏器22中，利用溶剂与水的沸点差而使含高浓度溶剂的水被分离成水和溶剂。在这里，在分离出的溶剂的热量在热交换器24中经过热交换后，冷下来的溶剂被供给溶剂回收槽26。如果需要，留在溶剂回收槽26内的溶剂可以被再利用作溶剂废气排放源10的溶剂或者被再用到其它设备中。

在蒸馏器22中从塔底部中排出的水通过接管28、30被供给喷淋塔14并又被用作吸收废气中溶剂用的水。送入储冰槽32的冰晶颗粒及冰团在热交换器36中进行热交换并利用其制冷。

[实施例]

虽然已经说明了本发明的实施例，但是本发明不局限于这个实施例，只要它不超出本发明的精神，本发明就包含这样的实施例。

※实施例1

从由溶剂废气排放源10排出的含甲醇废气中回收甲醇。含甲醇废气以2000Nm2／min的比例被送入喷淋塔14中。废气中的甲醇含量为500ppm。从喷淋塔14的塔顶部喷射雾水，从喷淋塔14的塔底部送入废气，在从喷淋塔14中得到的水中的甲醇浓度为5000ppm。

接着，从喷淋塔14中得到的且甲醇浓度为5000 ppm的水按照200T/日的比例被送入冷冻浓缩机18中并在冷冻浓缩机18中进行冷冻浓缩处理，l从而能够以10T／日的比例获得甲醇含量为90000ppm的浓缩水。此外，能够以190T/日的比例获得甲醇含量为200ppm的冰（冰晶颗粒及冰团）。

接着，在蒸馏器22中，从甲醇含量为90000ppm的浓缩水中分离出甲醇与水，从而能够以1. 1T/日的比例获得浓度为90%（重量百分比）的甲醇。此外，在以190T/日的比例把冰（冰晶颗粒及冰团）积蓄在储冰槽32内后，在热交换器36中利用其制冷。此时的冰（冰晶颗粒及冰团）的制冷回收量为15000Mcal／日。

在制冷过后得到的水（190T／日）与在蒸馏器22中分离出的水（8.9T/日）中加入补充水（1.1T／日），从而能够按照200T／日的比例给喷淋塔14供应再生水。

因此，在用于溶剂回收的传统的活性炭吸附法中，甲醇是很难吸附的，尤其是在混合溶剂气体系列中（例如，甲乙酮和甲醇系列），甲醇未被吸附地被排放到大气中。

Claims (3)

1.一种挥发性有机物回收方法，它包括水中吸收挥发性有机化合物气体的第一步骤、冻结浓缩在第一步骤中获得的含挥发性有机化合物的水并且使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的第二步骤、利用在该步骤中获得的冰来制冷的第三步骤、再利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的第四步骤。

2.如权利要求1所述的挥发性有机物回收方法及装置，其特征在于，第四步骤由使含高浓度挥发性有机化合物的水分离成挥发性有机化合物和水的步骤构成。

3.一种挥发性有机物回收装置，它包括在水中吸收挥发性有机化合物气体的第一机构、冻结浓缩在第一步骤中获得的含挥发性有机化合物的水并且使含有高浓度挥发性有机化合物的水与冰分离的第二机构、利用在该步骤中获得的冰来制冷的第三机构、再利用含有高浓度挥发性有机化合物的水的第四机构。

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