CN107149852B - 一种含氯挥发性有机物废气处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含氯挥发性有机物废气处理工艺，该工艺采用能够产生微乳液体系的水溶液作为吸收剂对Cl‑VOCs的吸收效果明显优于常规表面活性剂的水吸收液，具有吸收率高且与Cl‑VOCs易于分离的特点，再生的吸收液可反复使用且吸收性能基本不变。应用本发明的微乳液体系提出的相应Cl‑VOCs废气吸收的工艺流程，含氯有机物回收率可达90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理工艺技术领域，特别涉及一种含氯挥发性有机物废气处理工艺。
背景技术
近年来，环境污染已成为国际国内社会关注和讨论的热点问题。在各种导致环境污染的因素中，挥发性有机物Cl-VOCs(volatile organic compounds)已成为大气污染的一个重要源头。Cl-VOCs包括BTEXs(如苯、Cl-VOCs、乙苯、二Cl-VOCs)、醛类、酮类和氯化烃类等。目前，含氯挥发性有机物(Cl-VOCs)被广泛应用于工业、农业、农药、医药、有机合成等领域。Cl-VOCs可分为脂肪族氯化物和芳香族氯化物，脂肪族氯化物主要可作为有机氯产品原料、有机溶剂、脱脂剂等，芳香氯化物通常用作溶剂、杀虫剂以及许多有机化合物的合成中间体。它们在使用过程中通过挥发、泄漏、排放等途径进入环境中，会造成臭氧层的破坏、光化学烟雾和全球变暖，并且Cl-VOCs难于生物降解，易在生物体内累积，具有很强的致癌、致畸、致突变的“三致”作用。
在1977年美国公布的129种环境优先污染物中，有60种为卤代烃及其衍生物；并且被美国国家环境保护局列入17类减少排放的高毒害化学品之一。欧共体公布的废气“黑名单”上，排在首位的是卤代物及其衍生物。我国1989年提出的68种优先控制污染物中也有25种为含氯挥发性有机物鉴于Cl-VOCs对人类健康和环境的危害，世界
各地展开了治理Cl-VOCs废气的技术研究，探索出多种处理方法，其中较为成熟的技术有焚烧法、催化燃烧法、冷凝法、生物法、催化还原法、光化学氧化法、紫外光解法、吸收法和吸附法等。
工程上往往是将冷凝法作为回收净化过程的预处理工序，借以降低后处理的投资和费用，再采用吸附、膜分离等后处理工序，使排气达到规定的限制，而吸附、膜分离等后处理工序的投资和操作费不菲，特别是增加了后处理工序，使得流程更长，操作管理更麻烦。本发明的目的就在于克服深冷法的上述缺点和不足，实现Cl-VOCs的低成本的回收并且较好的解决污染问题。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足，提供一种含氯挥发性有机物废气处理工艺。
本发明提供一种含氯挥发性有机物废气处理工艺，包括以下步骤：
将含氯挥发性有机物废气(Cl-VOCs)经除尘装置除尘、冷却塔降温冷却后，进增压机增压后导入鼓泡吸收装置，该装置内部装有一定体积的吸收液，废气通过设置在吸收装置底部的布气孔均匀分散进入吸收液，与吸收液充分接触完成物质交换后离开吸收装置，再进入尾气处理系统，被处理的废气可直接排放；当吸收液对废气的吸收达到饱和状态，将吸收液从吸收装置中转移进入蒸馏再生装置，通过加热蒸馏使得吸收的(Cl-VOCs)与吸收液分离回收，得到再生的吸收液可循环至吸收装置进行废气吸收，分离出的有机溶剂可进一步纯化得到工业级溶剂，返回生产工艺使用，或者直接作为其他用途。
由于吸收过程是一个放热过程，加之废气本身的温度较高(50-60℃)以及外环境(阳光照射)都会增加吸收装置内吸收液的温度，导致吸收液的温度随着系统运转时间的延长而逐渐升高。因而本发明优选地，在吸收装置外部设有冷却装置，在处理废气的同时不断对吸收液进行降温冷却，保证吸收液的温度稳定。
在一个具体的实施方案中，经过吸收处理的气流，先通过排气管中的除沫器，将夹带在气体中的大部分吸收液的液沫分离，避免吸收液的损耗以及二次污染，然后再进入后置清水吸收系统(设计为鼓泡吸收)，进一步对可能吹脱的吸收液进行吸收处理，保证废气经过全部处理流程后达标排放。
根据“相似相溶”原理，有机溶剂能够更容易溶解、吸收Cl-VOCs。然而，有机溶剂一般易燃易爆、存在二次污染，加之与被吸收的Cl-VOCs难分离或者分离效率低，限制了该方法的实际应用。表面活性剂可促进气体在液相中的分散，增加传质面积(李文秀等，2007)，对某些难溶于水的Cl-VOCs具有明显的增溶能力，并可共沸蒸馏回收这些Cl-VOCs。根据文献报道，一些非离子表面活性剂与类表面活性剂，如：吐温81、吐温20、β-环糊精、柠檬酸钠、乙酸钠对Cl-VOCs具有一定的吸收效果。但现有技术中其根本上未能解决水溶液对Cl-VOCs吸收率低的技术问题。
微乳液的研究与应用只有几十年的历史，当时在表面活性剂胶束溶液的研究基础上，发现微乳液具有比表面活性剂胶束溶液更显著的增溶能力(Prince，1997)微乳液增溶作用等方面的理论和实践成果为微乳液增溶吸收Cl-VOCs提供了可借鉴的理论基础和科学依据。
因此，本发明优选使用能够在吸收过程中形成微乳液的水溶液作为吸收液，利用微乳液的增溶性提高了水溶液对Cl-VOCs的吸收效率。
作为这些体系为常规表面活性剂与助表面活性剂配制的微乳液，其中常用的表面活性剂包括离子型表面活性剂如双链离子型表面活性剂琥珀酸二辛酯磺酸钠；阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠；阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵；非离子型表面活性剂如TritonX系列和吐温系列(聚氧乙烯醚类)。
所述的助表面活性剂主要是醇类，包括：正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇、正辛醇、正丁酸、正丁胺、异丙醇、异丁醇、异戊醇等；非醇类物质，包括：辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯、聚甘油油酸酯、丙二醇单辛酸酯、二乙二醇单乙基醚、油酸聚乙二醇甘油酯也可以用作助表面活性剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)采用能够产生微乳液体系的水溶液作为吸收剂对Cl-VOCs的吸收效果明显优于常规表面活性剂的水吸收液，微乳体系吸收液性质稳定，并且与Cl-VOCs易于分离，经过简单的蒸馏即可再生吸收液，再生的吸收液可反复使用，其吸收性能基本不变。
(3)应用本发明的微乳液体系提出的相应Cl-VOCs废气吸收的工艺流程，应用蒸馏方法可高效回收吸收液中的氯苯等含氯有机物，回收率可达90％以上。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图；
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，在一种实施例中，包括废气储罐(1)，除尘装置(2)、冷却塔(3)、鼓泡吸收塔(4)、吸收塔冷却装置(5)、鼓泡器(6)、尾气处理系统(7)、蒸馏塔(8)、精馏塔(10)、增压机(未画出)。具体操作流程为：含氯挥发性有机物废气(Cl-VOCs)由废气储罐(1)导出经除尘装置(2)除尘、冷却塔(3)降温冷却后，进增压机增压后导入鼓泡吸收塔(4)，鼓泡吸收塔(4)内部装有一定体积的吸收液，废气通过设置在鼓泡吸收塔(4)的鼓泡器(6)均匀分散进入吸收液，与吸收液充分接触完成物质交换后离开鼓泡吸收塔(4)，再进入尾气处理系统(7)，被处理的废气可直接排放；当吸收液对废气的吸收达到饱和状态，将吸收液从鼓泡吸收塔(4)中转移进入蒸馏塔(8)，通过加热蒸馏使得吸收的(Cl-VOCs)与吸收液分离回收，得到再生的吸收液可循环至吸收装置进行废气吸收，分离出的有机溶剂导入精馏塔(9)纯化得到工业级溶剂，返回生产工艺使用，或者直接作为其他用途。在吸收装置外部设有冷却装置(5)，在处理废气的同时不断对吸收液进行降温冷却，保证吸收液的温度稳定。
通过考察不同工艺条件：进气浓度、温度、进气流量、体系盐度对吸收效果的影响，确定了该工艺的主要工艺条件为：进气Cl-VOCs浓度不高于8000mg/m3、吸收液温度0-30℃、处理容量为3-4m3/kg·h。
【实施例1】
采用如图1所述工艺，其中鼓泡吸收试验的主要条件如下：
(1)吸收液配方：阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠：正丁醇：水＝7：30：63，使用量：3000L。(2)废气处理：300m3/h；(3)气体降温塔循环泵流量：50m3/h；(4)吸收液降温塔循环泵流量：6m3/h；(5)尾气处理装置采用清水吸收塔。
试验主要过程如下：(1)打开废气气路，控制总进气流量在300m3/h左右，用检测仪测定进气口废气Cl-VOCs浓度。(2)废气进入鼓泡塔进行吸收处理，再经清水尾气吸收塔(7)作进一步处理，用Cl-VOC检测仪测定尾气浓度，在尾气浓度<10mg/m3(工艺废气Cl-VOCs浓度控制标准)的条件下，直接排放；当尾气浓度>10mg/m3，尾气导入进气系统，进行再处理。(3)每隔10min测一次进气浓度和尾气浓度。当尾气浓度接近进口浓度时，更换尾气吸收塔的水，若换后尾气浓度还是与进气浓度接近，说明吸收液已达到饱和吸收，停止吸收实验。(4)将鼓泡塔的饱和吸收液导入蒸馏塔(8)，进行Cl-VOCs回收与吸收液再生处理；(5)将蒸馏塔的Cl-VOCs导入精馏塔(9)进行精馏回收，Cl-VOCs回收率达到91％。
【实施例2】
采用如图1所述工艺，采用连续工艺，鼓泡吸收塔(4)设置为两塔(鼓泡吸收塔4a和4b)并联操作，在其中一台达到吸收饱和后在线切换到另一台吸收塔继续进行吸附；其中所述其中鼓泡吸收试验的主要条件如下：
(1)吸收液配方：阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠：正丁醇：水＝7：30：63，使用量：3000L。(2)废气处理：300m3/h；(3)气体降温塔循环泵流量：50m3/h；(4)吸收液降温塔循环泵流量：6m3/h；(5)尾气处理装置采用清水吸收塔。
试验主要过程如下：(1)打开废气气路，控制总进气流量在300m3/h左右，用检测仪测定进气口废气Cl-VOCs浓度。(2)废气进入鼓泡吸收塔(4a)进行吸收处理，再经清水尾气吸收塔作进一步处理，用Cl-VOC检测仪测定尾气浓度，在尾气浓度<10mg/m3(工艺废气Cl-VOCs浓度控制标准)的条件下，直接排放；当尾气浓度>10mg/m3，尾气导入进气系统，进行再处理。(3)每隔10min测一次进气浓度和尾气浓度。当尾气浓度接近进口浓度时，更换尾气吸收塔的水，若换后尾气浓度还是与进气浓度接近，说明吸收液已达到饱和吸收，在线切换至鼓泡吸收塔(4b)进行吸收处理，当鼓泡吸收塔(4b)达到饱和吸收后，在线切换至吸收液再生后的鼓泡吸收塔(4a)。(4)将吸收饱和的吸收塔的饱和吸收液导入蒸馏器，进行Cl-VOCs回收与吸收液再生处理。(5)将蒸馏塔的Cl-VOCs导入精馏塔(9)进行精馏回收，Cl-VOCs回收率达到92％。
由此可见，本发明采用能够产生微乳液体系的水溶液作为吸收剂对Cl-VOCs的吸收效果明显优于常规表面活性剂的水吸收液，微乳体系吸收液性质稳定，并且与Cl-VOCs易于分离，经过简单的蒸馏即可再生吸收液，再生的吸收液可反复使用，其吸收性能基本不变。应用本发明的微乳液体系提出的相应Cl-VOCs废气吸收的工艺流程，应用蒸馏方法可高效回收吸收液中的氯苯等含氯有机物，回收率可达90％以上。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。
Claims (4)
1.一种含氯有机废气吸收处理工艺，其特征在于：采用如下装置，包括废气储罐(1)，除尘装置(2)、冷却塔(3)、鼓泡吸收塔(4)、吸收塔冷却装置(5)、鼓泡器(6)、尾气处理系统(7)、蒸馏塔(8)、精馏塔(9)、增压机；具体操作流程为：含氯挥发性有机物废气Cl-VOCs由废气储罐(1)导出经除尘装置(2)除尘、冷却塔(3)降温冷却后，进增压机增压后导入鼓泡吸收塔(4)，鼓泡吸收塔(4)内部装有一定体积的吸收液，废气通过设置在鼓泡吸收塔(4)的鼓泡器(6)均匀分散进入吸收液，与吸收液充分接触完成物质交换后离开鼓泡吸收塔(4)进入尾气处理系统(7)，被处理的废气可直接排放；当吸收液对废气的吸收达到饱和状态，将吸收液从鼓泡吸收塔(4)中转移进入蒸馏塔(8)，通过加热蒸馏使得吸收的Cl-VOCs与吸收液分离回收，得到再生的吸收液可循环至吸收装置进行废气吸收，分离出的有机溶剂导入精馏塔(9)纯化得到工业级溶剂；所述吸收装置外部设置的吸收塔冷却装置(5)，在处理废气的同时不断对吸收液进行降温冷却，保证吸收液的温度稳定；主要工艺条件为：进气Cl-VOCs浓度为8000mg/m3、吸收液温度0-30℃、处理容量为3-4m3/kg·h；吸收液配方：阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠：正丁醇：水＝7：30：63，使用量：3000L；废气处理：300m3/h；尾气处理系统采用清水吸收塔。
2.根据权利要求1所述的含氯有机废气吸收处理工艺，其特征在于：所述离开鼓泡吸收塔(4)的气流，先通过排气管中的除沫器，将夹带在气体中的大部分吸收液的液沫分离，避免吸收液的损耗以及二次污染，然后再进入后置尾气处理系统(7)，进一步对可能吹脱的吸收液进行吸收处理，保证废气经过全部处理流程后达标排放。
3.根据权利要求1所述的含氯有机废气吸收处理工艺，所述具体操作流程为：(1)打开废气气路，控制总进气流量在300m3/h，用检测仪测定进气口废气Cl-VOCs浓度；(2)废气进入鼓泡吸收塔(4)进行吸收处理，再经尾气处理系统(7)作进一步处理，用Cl-VOCs检测仪测定尾气浓度，在尾气浓度<10mg/m3的条件下，直接排放；当尾气浓度>10mg/m3，尾气导入进气系统，进行再处理；(3)每隔10min测一次进气浓度和尾气浓度；当尾气浓度接近进口浓度时，更换尾气处理系统（7）的水，若换后尾气浓度还是与进气浓度接近，说明吸收液已达到饱和吸收，停止吸收实验；(4)将鼓泡吸收塔(4)的饱和吸收液导入蒸馏塔(8)，进行Cl-VOCs回收与吸收液再生处理；(5)将蒸馏塔的Cl-VOCs导入精馏塔(9)进行精馏回收，Cl-VOCs回收率达到91％。
4.根据权利要求1所述的含氯有机废气吸收处理工艺，其特征在于：采用连续工艺，鼓泡吸收塔(4)设置为两塔并联操作，所述鼓泡吸收塔(4)包括第一鼓泡吸收塔（4a）和第二鼓泡吸收塔（4b）,在其中一台达到吸收饱和后在线切换到另一台吸收塔继续进行吸附；具体操作流程为：试验主要过程如下：(1)打开废气气路，控制总进气流量在300m3/h，用检测仪测定进气口废气Cl-VOCs浓度；(2)废气进入第一鼓泡吸收塔(4a)进行吸收处理，再经尾气处理系统（7）作进一步处理，用Cl-VOC检测仪测定尾气浓度，在尾气浓度<10mg/m3的条件下，直接排放；当尾气浓度>10mg/m3，尾气导入进气系统，进行再处理；(3)每隔10min测一次进气浓度和尾气浓度；当尾气浓度接近进口浓度时，更换尾气处理系统（7）的水，若换后尾气浓度还是与进气浓度接近，说明吸收液已达到饱和吸收，在线切换至第二鼓泡吸收塔(4b)进行吸收处理，当第二鼓泡吸收塔(4b)达到饱和吸收后，在线切换至吸收液再生后的第一鼓泡吸收塔(4a)；(4)将吸收饱和的鼓泡吸收塔(4)的饱和吸收液导入蒸馏器，进行Cl-VOCs回收与吸收液再生处理；(5)将蒸馏塔的Cl-VOCs导入精馏塔(9)进行精馏回收，Cl-VOCs回收率达到92％。
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