CN103203157A - 一种二氯甲烷废气处理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于废气回收与治理技术领域，涉及一种二氯甲烷废气处理方法及其系统。一种二氯甲烷废气处理系统，该系统包括二氯甲烷废气进管、预处理系统、冷凝系统和回收系统，预处理系统由冷凝器和与冷凝器相连的气气换热器组成，二氯甲烷废气进管与冷凝器连接，冷凝器与气气换热器连接的管路上设置有风机；所述的冷凝系统由两个冷凝塔组成，分为一级冷凝塔和二级冷凝塔，该装置可对二氯甲烷废气进行深度冷凝达到冷却结晶。本发明还提供一种利用上述二氯甲烷废气处理系统处理二氯甲烷废气的方法，该方法是一种冷却结晶的治理方法，包括冷却、结晶、解析回收等物理过程。

Description

一种二氯甲烷废气处理方法及其系统

技术领域

本发明属于废气回收与治理技术领域，涉及一种二氯甲烷废气处理方法及其系统。

背景技术

二氯甲烷具有刺激性气味，在中国主要应用于胶片生产和医药领域。二氯甲烷的沸点是39.8℃，熔点是-96.7℃，相对密度为1.33（水的密度为1），具有一定的毒性，对于人的中枢神经系统和呼吸系统有危害，并且其溶液还具有腐蚀性。二氯甲烷废气直接排放将对大气环境造成较大污染，对操作人员的身体健康造成损害，并影响周围居民的生活环境。

目前有机废气通常采用的净化方法有燃烧法、吸附法、吸收法等。采用燃烧法处理二氯甲烷废气，产生的含氯化合物会造成二次污染；采用吸附法处理高浓度的二氯甲烷废气很快使得吸附剂达到饱和，使其失去吸附能力，如果再生，每吨二氯甲烷需要消耗五吨蒸汽，蒸汽冷凝后，经过油水分离将产生大量含少量二氯甲烷的污水。吸收法一般采用乙醇、乙醚、苯类作为吸收剂，此类吸收剂常温下易挥发，容易被气体带走产生新的污染且回收的物料无法直接回收套用，需要后续精馏解析提纯后才能回用，因此未能彻底解决污染问题。申请号200610114065.4 、申请日2006-10-26的中国发明申请提供了一种废气中二氯甲烷的回收方法，该方法采用冷凝-吸收法回收有机废气中的二氯甲烷,先用水作为冷却介质对废气进行冷凝,然后在填料吸收塔中以二甲基甲酰胺作为吸收剂,对废气中二氯甲烷进行吸收,吸收剂在降膜蒸发器中负压条件下加热解析,使吸收剂再生构成闭路循环。

发明内容

本发明针对二氯甲烷废气的特点，提供一种对二氯甲烷废气进行深度冷凝达到冷却结晶的二氯甲烷废气处理系统。

本发明还提供一种利用上述二氯甲烷废气处理系统处理二氯甲烷废气的方法，该方法是一种冷却结晶的治理方法，包括冷却、结晶、解析回收等物理过程。

一种二氯甲烷废气处理系统，该系统包括二氯甲烷废气进管、预处理系统、冷凝系统和回收系统，预处理系统由冷凝器和与冷凝器相连的气气换热器组成，二氯甲烷废气进管与冷凝器连接，冷凝器与气气换热器连接的管路上设置有风机；所述的冷凝系统由两个冷凝塔组成，分为一级冷凝塔和二级冷凝塔，一级冷凝塔和二级冷凝塔结构相同，均是由冷凝管形成的液氮深冷段和由换热管形成的气气交换预冷段组成，一级冷凝塔和二级冷凝塔通过管路串联，一级冷凝塔的气气交换预冷段出口与二级冷凝塔入口相连接，二级冷凝塔的气气交换预冷段出口连接到排气筒，气气换热器的出口分别与一级冷凝塔和二级冷凝塔的进口管路连接，一级冷凝塔和二级冷凝塔的冷凝塔底部分别通过回收管道与回收系统相连。本系统中，冷凝塔设有壳程管路和管程管路，上层作深冷处理，下层作冷量回收利用处理。

本发明设置两个冷凝塔，能够保证连续运行处理二氯甲烷废气，如果设置单个冷凝塔，当其达到饱和时不得不停止运行，而设置两个冷凝塔则可以解决这个问题，还有可以保证并提高处理效果。

作为优选，两个冷凝塔的侧壁上均设置有回流管路，回流管路一端与冷凝塔顶连接，另一端与气气交换预冷段进口相连。回流管路设置在冷凝塔的一侧，入冷凝塔后废气先进入液氮深冷段，废气走壳程，经由回流管路回流至气气交换预冷段，经过液氮深冷后的低温尾气走管程。

作为优选，冷凝塔的进口设置在冷凝塔塔底。

作为优选，所述的回收系统包括储存罐和溶剂泵，储存罐的顶部与冷凝塔底部管路连接，溶剂泵与储存罐管路连接，溶剂泵的出口连接至二氯甲烷溶液输送管道。回收系统即可用于回收溶剂，在解析冷凝塔内的二氯甲烷时，可以用于收集二氯甲烷液体。

整个废气处理系统始终是两个冷凝塔串联工作的，处理时先由预处理系统的冷凝器降低二氯甲烷废气的进口温度，降温后的二氯甲烷废气通过换热器之后进入冷凝塔深冷处理。换热器在冷凝系统做冷凝处理时不进行加热处理，当冷凝塔做局部或者是彻底解析时才进行加热处理。解析处理和冷凝处理之间的切换由冷凝塔上下两端的压力差进行控制。局部解析时只是将二氯甲烷解析下来，而彻底解析时是将所有的东西全部解析下来，解析下来的溶剂通过回收管道进行回收处理，回收下来的溶剂储存在储存罐中，利用溶剂泵往外输送。经过两级冷凝塔处理之后的废气通过排气筒高空排放。

本发明的装置结构紧凑简单，占地面积小，回收效率高且回收物料品质高，能直接套用于生产，能带来良好的经济效益，经回收处理后浓度能降低至十毫克每立方以下。

一种采用所述系统的二氯甲烷废气处理方法，其特征在于包括如下步骤：

a、二氯甲烷废气首先经过预处理系统的冷凝器进行预降温处理；

b、预降温处理后的二氯甲烷废气进入冷凝系统作两级深冷处理，整个冷凝过程始终是两个冷凝塔串联工作，冷凝塔设有壳程管路和管程管路，上层的液氮深冷段作深冷处理，下层的气气交换预冷段作冷量回收利用处理；冷凝塔采用液氮作为冷介质，大部分二氯甲烷气体经液氮深冷后附在液氮深冷段的冷凝管上，通入加热后的二氯甲烷废气进行固体二氯甲烷解析回收；

c、两级深冷处理后的二氯甲烷气体通过排气筒达标排放，解析后冷凝管上的二氯甲烷从固态变为液态后，通过回收管道进入储液罐回收利用。

企业生产过程中产生的二氯甲烷废气通过收集管道输送至预处理系统的冷凝器进行处理，后通过气气换热器（平常不进行加热，用于解析时加热废气），再通入一级冷凝塔进行深度冷凝处理，经过一级冷却后的废气通入二级冷凝塔进一步冷凝处理，最后将废气通过排气筒高空排放。捕捉下来的二氯甲烷将以固态的形式存在与冷凝器的表面，待运行一段时间后用加热后的二氯甲烷废气去解析（利用废气自带的热能解析），使得二氯甲烷从固态变成液态，从而达到回收分离二氯甲烷废气的目的。本发明充分的展示了两塔可切换再生的低温冷凝技术在回收二氯甲烷尾气上的优势。

作为优选，具体包括如下步骤：

a、将浓度1g/m³以上、风量在60m³/h以上、温度在20~35℃的二氯甲烷废气通过管道输送到预处理系统中的冷凝器中进行降温处理，使其温度降至0~10℃，降温介质为5℃的冷冻盐水，然后再进入冷凝系统；

b、降温处理后的废气进入冷凝系统进行深冷处理，降温介质为液氮；冷凝塔分为两段，是由液氮深冷段和气气交换预冷段组成，入塔后废气先走壳程经过液氮深冷段进行深冷处理，降温至-90~-100℃左右，之后低温尾气走管程，通过气气换热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量，接着进入二级冷凝塔再重复一级冷凝塔的处理模式进行深冷处理，将废气温度降至-140~-145℃，此时废气中的二氯甲烷基本以固态形式存在于冷凝塔中，最后废气通过排气筒高空排放；

c、固体二氯甲烷解析回收分为局部解析和彻底解析，在进行解析时，两个冷凝塔始终是串联运行，局部解析时间控制在1~3小时，彻底解析时间控制在3~9小时，每当进行完3次小解析后，进行一次大解析。 

作为优选，大解析完成之后进行一级冷凝塔和二级冷凝塔两塔之间的顺序切换。为了有效利用能量，一级冷凝塔刚做完解析，里面的温度比较高，如果还是从一级冷凝塔进入，所需要的冷量就要越大，因此两个冷凝塔顺序切换，可以有效利用能量，减少冷量的损失。

本发明针对二氯甲烷废气的特点，有效的处理了二氯甲烷废气，基本能够完全回收二氯甲烷并无二次污染。经实践经验证明，采用该方法处理二氯甲烷废气，其去除率较高，去除下来的二氯甲烷基本能够完全回收，是二氯甲烷废气处理的理想方法，适合在挥发性有机废气治理领域中推广应用。通过这种新式方法，第一：使得二氯甲烷能够通过简单的处理之后就能回收下来，能给企业带来一定的利益；第二：这种方案通过冷凝的方式进行回收处理的，其安全性高，并且基本不产生二次污染；第三：回收下来的二氯甲烷可以直接使用，无需进一步的精馏提纯处理。

附图说明

图1是本发明装置处理流程示意图；

图中：1.气气换热器，2-1.一级冷凝塔，2-2.二级冷凝塔， 3.储存罐， 4.风机， 5.溶剂泵，  6. 液氮深冷段，7. 气气交换预冷段，8.回收管道， 9.排气筒，10.液氮进管，11.液氮出管 ，12.冷凝器，13.二氯甲烷废气进管，14. 回流管路，15.二氯甲烷溶液输送管道。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。

实施例1

如图1所示的二氯甲烷废气处理系统，该系统包括二氯甲烷废气进管13、预处理系统、冷凝系统、回收储存罐3、风机4和溶剂泵5，预处理系统由冷凝器12和与冷凝器相连的气气换热器1组成，二氯甲烷废气进管与冷凝器的下端一侧连接，冷凝器与气气换热器连接的管路上设置有风机4，风机出口与气气换热器的底部管路连接。

冷凝系统由两个冷凝塔组成，分为一级冷凝塔2-1、二级冷凝塔2-2，一级冷凝塔和二级冷凝塔通过管路串联。每个冷凝塔是由冷凝管形成的液氮深冷段6和由换热管形成的气气交换预冷段7组成，液氮深冷段6位于气气交换预冷段7的上方，气气换热器的出口与冷凝塔的进口管路连接，冷凝塔的进口设置在冷凝塔塔底的一侧。液氮深冷段6的上、下两端分别设置液氮进管10和液氮出管11。冷凝塔侧壁上设置有回流管路14，回流管路一端与冷凝塔顶连接，另一端与气气交换预冷段进口相连。一级冷凝塔的气气交换预冷段出口与二级冷凝塔入口相连接，二级冷凝塔的气气交换预冷段出口连接到排气筒9。

冷凝塔底部通过回收管道8与回收系统相连，回收系统包括储存罐3和溶剂泵5，储存罐3的顶部与冷凝塔底部管路连接，溶剂泵5与储存罐3管路连接，溶剂泵的出口连接至二氯甲烷溶液输送管道15。气气换热器的顶部设置出口，该出口与冷凝塔的底部一侧管路连接。

二氯甲烷废气首先经过二氯甲烷废气进管进入预处理系统的冷凝器进行降温处理，这样可以减少后续处理单元的处理压力。

预处理系统中的冷凝器为列管式冷凝器，冷凝器用于降低二氯甲烷废气进入冷凝塔的温度，气气换热器平时不进行加热处理，当局部/彻底再生时才进行加热处理，以便于将固态二氯甲烷融为液态回收利用。入冷凝塔后废气先进入液氮深冷段，废气走壳程，经由回流管路回流至气气交换预冷段，经过液氮深冷后的低温尾气走管程。通过气气热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量。接着继续进入二级冷凝塔作深度冷凝处理，液氮由液氮进管通入，由液氮出管排出。回收系统由储存罐和溶剂泵组成，冷凝处理和解析处理由压力控制进行切换，解析时通加热后的二氯甲烷废气进行解析（解析时关闭液氮进管），固态的二氯甲烷转变成液态，通过回收管道进入回收储存罐，由溶剂泵5将二氯甲烷溶液往外输送。经过两级冷凝塔处理之后的废气通过排气筒9高空排放，解析后液氮深冷段的冷凝管上的二氯甲烷从固态变为液态后，通过回收管道进入储液罐回收利用。捕捉下来的二氯甲烷将以固态的形式存在于冷凝管的表面，待运行一段时间后用加热后的二氯甲烷废气去解析（利用废气自带的热能解析），使得二氯甲烷从固态变成液态，从而达到回收分离二氯甲烷废气的目的。

实施例2

一种采用实施例1中系统的二氯甲烷废气处理方法，具体如下：

步骤1，将浓度1g/m³以上、风量在60m³/h以上、温度在20~35℃的二氯甲烷废气通过管道输送到预处理系统中的列管冷凝器中进行降温处理，使其温度降至0~10℃，降温介质为5℃的冷冻盐水，然后再进入冷凝系统。

步骤2，降温处理后的废气进入冷凝系统进行深冷处理，降温介质为液氮。冷凝系统由两个冷凝塔组成，每个冷凝塔分为两段，分别为液氮深冷段和气气交换预冷段组成，入塔后废气先走壳程经过液氮深冷段进行深冷处理，降温至-90~-100℃左右，之后低温尾气走管程，通过气气换热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量，接着进入二级冷凝塔再重复一级冷凝塔的处理模式进行深冷处理，将废气温度降至-140~-145℃，此时废气中的二氯甲烷基本都是以固态形式存在于冷凝塔中，最后废气通过排气筒高空排放，废气净化效率高达95%以上，排出去的废气温度一般在-35~-45℃左右，处理后的浓度一般为10mg/m³以下，收集下来的二氯甲烷纯度高达99%以上。

步骤3，固体二氯甲烷解析回收分为局部解析和彻底解析，在进行解析时，液氮是不通的，两个冷凝塔始终是串联运行，一般局部解析时间控制在1~3小时，彻底解析时间控制在3~9小时，每当进行完3次小解析后，进行一次大解析，大解析完成之后自动进行两个冷凝塔之间的切换。当进行局部解析时利用的是废气自身的热量去解析，只将二氯甲烷解析下来（控制温度在零度以下）；当进行彻底解析时，如果废气自带的热量不够时，冷凝处理单元前端的气气换热器会进行加热处理（加热介质为蒸汽），为其提供热量（也可以给局部解析提供热量），使得设备完成彻底解析，将二氯甲烷和水全部解析来下（控制在零度以上）。

实施例3

将浓度2g/m³、风量在100m³/h、温度在30℃的二氯甲烷废气的通过管道输送到预处理系统中的列管冷凝器中进行降温处理，将温度降至10℃，降温处理后的废气进入两个冷凝塔进行深冷处理，降温介质为液氮，入塔后废气先走壳程经过液氮深冷段进行深冷处理，降温至-94℃，之后低温尾气走管程，通过气气换热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量，接着进入第二级冷凝进行深冷处理，将废气温度降至-144℃，之后将处理后的废气高空排放，排放温度为-40℃。局部解析时间控制为1.5小时，控制解析温度为-8℃，4.5小时后进行彻底解析，控制解析温度为7℃。解析下来的二氯甲烷液体流入储罐，进行重力分层，所得的二氯甲烷纯度高达99.3%。

实施例4

将浓度3.5g/m³、风量在160m³/h、温度在25℃的二氯甲烷废气的通过管道输送到预处理系统中的列管冷凝器中进行降温处理，将温度降至5℃，降温处理后的废气进入两个冷凝塔进行深冷处理，降温介质为液氮，入塔后废气先走壳程经过液氮深冷段进行深冷处理，降温至-96℃，之后低温尾气走管程，通过气气换热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量，接着进入第二级冷凝进行深冷处理，将废气温度降至-145.6℃，之后将处理后的废气高空排放，排放温度为-42℃。局部解析时间控制为2小时，控制解析的温度为-10℃；6小时后进行彻底解析，控制解析的温度为6℃。解析下来的二氯甲烷液体流入储罐，进行重力分层，所得的二氯甲烷纯度高达99.56%。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1. 一种二氯甲烷废气处理系统，其特征在于：该系统包括二氯甲烷废气进管、预处理系统、冷凝系统和回收系统，预处理系统由冷凝器和与冷凝器相连的气气换热器组成，二氯甲烷废气进管与冷凝器连接，冷凝器与气气换热器连接的管路上设置有风机；所述的冷凝系统由两个冷凝塔组成，分为一级冷凝塔和二级冷凝塔，一级冷凝塔和二级冷凝塔结构相同，均是由冷凝管形成的液氮深冷段和由换热管形成的气气交换预冷段组成，一级冷凝塔和二级冷凝塔通过管路串联，一级冷凝塔的气气交换预冷段出口与二级冷凝塔入口相连接，二级冷凝塔的气气交换预冷段出口连接到排气筒，气气换热器的出口分别与一级冷凝塔和二级冷凝塔的进口管路连接，一级冷凝塔和二级冷凝塔的底部分别通过回收管道与回收系统相连。

2.根据权利要求1所述的一种二氯甲烷废气处理系统，其特征在于：两个冷凝塔的侧壁上均设置有回流管路，回流管路一端与冷凝塔顶连接，另一端与气气交换预冷段进口相连。

3.根据权利要求1或2所述的一种二氯甲烷废气处理系统，其特征在于：冷凝塔的进口设置在冷凝塔塔底。

4.根据权利要求1或2所述的一种二氯甲烷废气处理系统，其特征在于：所述的回收系统包括储存罐和溶剂泵，储存罐的顶部与冷凝塔底部管路连接，溶剂泵与储存罐管路连接，溶剂泵的出口连接至二氯甲烷溶液输送管道。

5.根据权利要求3所述的一种二氯甲烷废气处理系统，其特征在于：所述的回收系统包括储存罐和溶剂泵，储存罐的顶部与冷凝塔底部管路连接，溶剂泵与储存罐管路连接，溶剂泵的出口连接至二氯甲烷溶液输送管道。

6. 一种采用权利要求1所述系统的二氯甲烷废气处理方法，其特征在于包括如下步骤：

a、二氯甲烷废气首先经过预处理系统的冷凝器进行预降温处理；

b、预降温处理后的二氯甲烷废气进入冷凝系统作两级深冷处理，整个冷凝过程始终是两个冷凝塔串联工作，冷凝塔设有壳程管路和管程管路，上层的液氮深冷段作深冷处理，下层的气气交换预冷段作冷量回收利用处理；冷凝塔采用液氮作为冷介质，大部分二氯甲烷气体经液氮深冷后附在液氮深冷段的冷凝管上，通入加热后的二氯甲烷废气进行固体二氯甲烷解析回收；

c、两级深冷处理后的二氯甲烷气体通过排气筒达标排放，解析后冷凝管上的二氯甲烷从固态变为液态后，通过回收管道进入储液罐回收利用。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于具体包括如下步骤：

a、将浓度1g/m³以上、风量在60m³/h以上、温度在20~35℃的二氯甲烷废气通过管道输送到预处理系统中的冷凝器中进行降温处理，使其温度降至0~10℃，降温介质为5℃的冷冻盐水，然后再进入冷凝系统；

b、降温处理后的废气进入冷凝系统进行深冷处理，降温介质为液氮；冷凝塔分为两段，是由液氮深冷段和气气交换预冷段组成，入塔后废气先走壳程经过液氮深冷段进行深冷处理，降温至-90~-100℃左右，之后低温尾气走管程，通过气气换热交换后，回收液氮深冷后的部分冷量，接着进入二级冷凝塔再重复一级冷凝塔的处理模式进行深冷处理，将废气温度降至-140~-145℃，此时废气中的二氯甲烷基本以固态形式存在于冷凝塔中，最后废气通过排气筒高空排放；

c、固体二氯甲烷解析回收分为局部解析和彻底解析，在进行解析时，两个冷凝塔始终是串联运行，局部解析时间控制在1~3小时，彻底解析时间控制在3~9小时，每当进行完3次小解析后，进行一次大解析。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于大解析完成之后进行一级冷凝塔和二级冷凝塔两塔之间的顺序切换。

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