CN107042057B - 一种有机废气浓缩回收治理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有机废气浓缩回收治理装置及方法。该方法包括：(1)有机废气经除尘器送入膜组件；(2)给膜组件带真空，分离出氮气、氧气和水蒸气，得到浓缩有机废气；(3)浓缩有机废气经尾气换热器预冷后送入深冷捕集器；(4)有机物蒸汽在深冷捕集器中冷凝，冷凝液回用于生产系统，不凝气经尾气换热器换热并在线分析，如果尾气合格就排空，如果尾气不合格，循环返回膜组件的进口进行二次治理直至合格。本发明提供一种操作安全，不造成新污染，有机物含量适用范围广，废气中有机物可回收利用的有机废气治理方法。

Description

一种有机废气浓缩回收治理装置及方法
技术领域
本发明涉及一种有机废气的处理方法，具体涉及一种使用分子筛膜技术浓缩有机蒸汽并冷凝回收治理的有机废气浓缩回收治理装置及方法。
背景技术
近年，我国大气污染程度日趋严峻，尤其是北部地区多次出现大范围持续雾霾天气，引起政府、学界和公众的普遍关注与重视，废气的治理到了刻不容缓的地步。有机废气，尤其是大量使用有机溶剂的石化、精细化工、印染、丝印、喷涂、印刷等行业排放的废气在造成大气污染因素中处于主要地位。目前，治理有机废气主要有吸附法，蓄热室燃烧法和等离子体法。
吸附法是应用最普遍的方法，该方法以活性炭或碳纤维为吸附剂吸附废气中的有机组分，通过蒸汽热脱附，将有机组分溶解于水中分离出系统。该方法结构简单，适用有机组分浓度范围宽，但吸附剂吸附量会随使用时间的延长而衰减，衰减的速率同组分构成和脱附频率相关，在大范围的使用情况来看，均不能长期稳定运行。另外，用蒸汽脱附，将废气转化为废水，造成新的污染源。
蓄热室燃烧法用天然气产生火焰和提供热源，将引入蓄热室废气中的有机组分以燃烧形式转化为无害的二氧化碳和水，该方法处理有机组分彻底，基本不产生新污染，但消耗大量天然气，同时由于废气中有机组分需要配风进行燃烧，如达到有机物爆炸极限极易造成安全事故。
等离子体法以电极放电产生等离子体，废气经过等离子体，有机组分在等离子体作用下分解为二氧化碳和水等低毒或无害的物质，该方法装置简单，但仅能处理较低浓度的有机废气，浓度过高时，等离子体电极会被积碳覆盖大大降低效率。
上述方法或多或少均存在不可克服的缺点，另外，蓄热室燃烧和等离子体法均破坏了有机组分结构，不能将废气中有机组分资源化，吸附法形成有机物的水溶液，有机组成没有发生化学变化，但水溶液中有机物浓度低，回收利用困难。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种操作安全，不造成新污染，有机物含量适用范围广，废气中有机物可回收利用的有机废气浓缩回收治理装置及方法。
本发明目的采用下述方案来实现：
一种有机废气浓缩回收治理装置，包括除尘器、膜组件、尾气换热器及深冷捕集器，有机废气经所述除尘器进行膜组件，所述膜组件处理后的浓缩有机废气进入尾气换热器，从尾气换热器排出的有机废气进入所述深冷捕集器，所述深冷捕集器的冷凝液回收用于生产系统，所述深冷捕集器排出的不凝气进入尾气换热器换热并在线分析。
上述方案中，所述膜组件的膜层为NaA分子筛膜，支撑体为多孔氧化铝管，分子筛膜孔径为0.4nm，氧化铝管孔径为0.5至5μm。
一种有机废气浓缩回收治理的方法，包括以下步骤：
(1)有机废气经除尘器送入膜组件；
(2)给膜组件带真空，分离出氮气、氧气和水蒸气，得到浓缩有机废气；
(3)浓缩有机废气经尾气换热器预冷后送入深冷捕集器；
(4)有机物蒸汽在深冷捕集器中冷凝，冷凝液回收用于生产系统，不凝气经尾气换热器换热并在线分析，如果尾气合格就排空，如果尾气不合格，循环返回膜组件的进口进行二次治理直至合格。
上述方案中，所述步骤(2)中的膜组件的膜层为NaA分子筛膜，支撑体为多孔氧化铝管，分子筛膜孔径为0.4nm，氧化铝管孔径为0.5至5μm。
上述方案中，所述步骤(1)中的除尘器为布袋式过滤器，布袋孔径为0.1-0.5μm。
上述方案中，所述步骤(2)中的膜组件为管壳式结构，管程为列管式，组件为单一构件，或者为多个构件串联或并联使用。
上述方案中，所述步骤(3)中的尾气换热器器是利用低温尾气冷量给浓缩有机废气预冷。
上述方案中，所述步骤(3)中的深冷捕集器为两段翅片管式冷凝器，分段控温，下段控温-5到-15℃，上段控温-20到-30℃。
上述方案中，所述步骤(4)中冷凝液在深冷捕集器的底部锥形区收集，到达一定液位后经泵返回生产回用。
上述方案中，还包括将步骤(4)中尾气换热器中的冷凝液与深冷捕集器的冷凝液合并回收用于生产系统。
本发明的有益效果：操作安全，无可燃气体爆炸风险；不引入蒸汽或其它介质，不造成新污染；适用于不同浓度的有机废气处理；有机组分能够回收利用。
附图说明
图1是本发明提供的有机废气浓缩回收治理装置的示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种有机废气浓缩回收治理装置，包括除尘器7、膜组件1、尾气换热器3及深冷捕集器2。有机废气经除尘器7进行膜组件1，膜组件1处理后的浓缩有机废气进入尾气换热器3，从尾气换热器3排出的有机废气进入深冷捕集器2，深冷捕集器2的冷凝液回收用于生产系统，深冷捕集器2排出的不凝气进入尾气换热器3换热并在线分析。
有机废气的主要构成成分是：甲醛、苯甲苯二甲苯等苯系物、丙酮丁酮、乙酸乙酯、油污、糠醛、苯乙烯、丙烯酸、树脂、添加剂、漆雾以及一些含碳氢氧的有机气体等。其主要特点是：通常都具有容易燃烧、容易爆炸、有毒害、不能够溶解在水里面、能够溶解在有机溶剂里面、处理困难程度比较大的特点。造成易燃易爆的原因为有机废气里面还有一定量的空气。本发明中采用的分子筛膜，因其为微孔孔径0.4nm，因此在有机废气中仅有氮气、氧气和水蒸气能够透过，其余的有机分子的尺寸均大于孔径，因为能够有效隔离所有的有机分子。本发明实施例以丙酮为有机废气的实例来说明膜组件的有机废气能浓缩回收效果，实际适合任何一种有机废气中的有机分子。
在本实施例中，膜组件1由250根NaA分子筛膜管组成，支撑体为多孔氧化铝管，分子筛膜孔径为0.4nm，氧化铝管孔径为0.5至5μm。每根膜管直径12mm，长度1000mm，总膜面积约10m2。除尘器7为布袋式过滤器，布袋孔径为0.1-0.5μm。深冷捕集器2为两段翅片管式冷凝器，包括上段冷凝器5和下段冷凝器6。采用分段控温，下段控温-5到-15℃，上段控温-20到-30℃。
本实施例还提供一种有机废气浓缩回收治理的方法，包括以下步骤：
(1)有机废气经除尘器7进入膜组件1，流量为5m3/h，有机组分为丙酮，丙酮含量0.47vol％；
(2)废气流经膜组件，分离出大部分氮气、氧气和水蒸气，得到浓缩有机废气；膜组件保持真空-95kPa，真空尾气丙酮含量0.003vol％；
(3)浓缩有机废气经尾气换热器3预冷后进入深冷捕集器2，浓缩废气丙酮含量3.9vol％，下段捕集器6控温-10℃，上段捕集器5控温-25℃；
(4)有机物蒸汽在深冷捕集器2中冷凝，冷凝液回收用于生产系统，不凝气经尾气换热器3换热并在线分析，如果尾气合格就排空，如果尾气不合格，循环返回膜组件的进口进行二次治理直至合格。
在本实施例中，尾气丙酮浓度0.053vol％。在本实施例中，运行20个小时，深冷捕集器2和尾气换热器3合计收集液体0.98L，含丙酮96.1％，用回收料液泵4打回生产回用。
实施例2
本实施例的有机废气浓缩回收治理装置与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例的膜组件由2组膜组件串联组成，每个组件由250根NaA分子筛膜管组成，每根膜管直径12mm，长度1000mm，总膜面积20m2。
本实施例还提供一种有机废气浓缩回收治理的方法，包括以下步骤：
(1)有机废气经除尘器7进入膜组件1，流量为5m3/h，有机组分为丙酮，丙酮含量0.52vol％；
(2)废气流经膜组件，分离出大部分氮气、氧气和水蒸气，得到浓缩有机废气；膜组件保持真空-95kPa，真空尾气丙酮含量0.004vol％；
(3)浓缩有机废气经尾气换热器3预冷后进入深冷捕集器2，浓缩废气丙酮含量3.1vol％，下段捕集器6控温-10℃，上段捕集器5控温-25℃；
(4)有机物蒸汽在深冷捕集器2中冷凝，冷凝液回收用于生产系统，不凝气经尾气换热器3换热并在线分析，如果尾气合格就排空，如果尾气不合格，循环返回膜组件的进口进行二次治理直至合格。
在本实施例中，尾气丙酮浓度0.070vol％。在本实施例中，运行20个小时，深冷捕集器2和尾气换热器3合计收集液体1.02L，含丙酮96.3％，用回收料液泵4打回生产回用。
以上本发明具体实施方法描述的目的是为了举例和说明。他们并不完全并且不将本发明限于披露的明确形式。根据上面的示例，可能有很多变形和变化。以上选择和描述的实施例是为了最佳地解释本发明的工艺及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能更好地使用本发明和各种预定特殊用途的各种变形的不同实施例。本发明并不局限于上述具体实施方法。凡是采用发明的相似方法及相似变化，均应列入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）有机废气经除尘器送入膜组件；
（2）给膜组件带真空，分离出氮气、氧气和水蒸气，得到浓缩有机废气，所述步骤（2）中的膜组件的膜层为NaA分子筛膜，支撑体为多孔氧化铝管，分子筛膜孔径为0.4 nm，氧化铝管孔径为0.5至5μm；
（3）浓缩有机废气经尾气换热器预冷后送入深冷捕集器；
（4）有机物蒸汽在深冷捕集器中冷凝，冷凝液回收用于生产系统，不凝气经尾气换热器换热并在线分析，如果尾气合格就排空，如果尾气不合格，循环返回膜组件的进口进行二次治理直至合格。
2.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的除尘器为布袋式过滤器，布袋孔径为0.1-0.5μm。
3.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的膜组件为管壳式结构，管程为列管式，组件为单一构件，或者为多个构件串联或并联使用。
4.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的尾气换热器器是利用低温尾气冷量给浓缩有机废气预冷。
5.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的深冷捕集器为两段翅片管式冷凝器，分段控温，下段控温-5到-15℃，上段控温-20到-30℃。
6.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，所述步骤（4）中冷凝液在深冷捕集器的底部锥形区收集，到达一定液位后经泵返回生产回用。
7.如权利要求1所述的有机废气浓缩回收治理的方法，其特征在于，还包括将步骤（4）中尾气换热器中的冷凝液与深冷捕集器的冷凝液合并回收用于生产系统。
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