CN107185359A - 一种溶剂回收装置及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种溶剂回收装置及回收方法，包括废气收集室、冷却缓冲箱、多级吸附箱、循环泵、浓度测试装置和有害气体检测装置，动力提供是由各部分的循环泵实现。本发明可将湿法浸胶设备运行过程中排出的树脂溶剂回收、再次应用，实现溶剂的循环使用；这不仅降低有毒溶剂的用量和废气处理的高额成本，还能满足低含量废气排放的要求，实现成本和环保双赢；同时浸胶设备也不用考虑易燃易爆及有毒气体的安全防护装置的设计，为浸胶设备的简化设计提供新途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶剂回收装置及回收方法，特别是涉及一种可用于湿法浸胶设备溶剂回收装置和方法，属于复合材料制造领域。
背景技术
预浸料的湿法制备是制备复合材料预浸料的手段之一，不仅具有设备投入少、预浸料浸透率优良的特点，还具有广泛的树脂适用性，适合绝大多数的树脂，尤其是难成膜或温度敏感的树脂体系。为此湿法预浸料具有独特的优点，现阶段被广泛用于航天、航空、电子等行业，是不可替代的制备方法之一。
溶剂是作为湿法预浸料制备的必备材料之一，也是制造过程中用量最大的材料，用作树脂均匀分布和纤维浸渍的载体。在制造后期，溶剂被加热气化，混同空气是设备主要的废气来源。一般废气的处理方法是将废气作为不可用垃圾处理，使用分子筛或活性炭等物理方法吸附，给材料生产带来很多不利：
一是高成本。预浸料制造过程中溶剂作为主要载体，需要不断的携带树脂浸渍纤维。不能再利用的弊端将消耗大量的溶剂，与此同时，吸收溶剂需要不断更换价格昂贵的吸收材料，抬高了制造成本。
二是污染环境、危险系数高。浸胶设备一般为敞开式的浸胶装置和烘干箱，部分有毒溶剂释放到工作现场。从而生产环境差、劳动强度大、也易被静电火花点燃发生爆燃等危险事故。
以上的处理方法未能实现回收再利用，与现在提倡的绿色制造与低成本制造的理念相悖，约束或限制现阶段材料的批量制造。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种可用于湿法浸胶设备的、环境友好、降低成本、安全性高、便于安装的溶剂回收装置及回收方法。
本发明的技术解决方案：一种溶剂回收装置，包括废气收集室、冷却缓冲箱、多级吸附箱、若干循环泵、浓度测试装置和有害气体测试装置，所述的多级吸附箱中添加吸附液，一级吸附箱上安装浓度测试装置，废气收集室设置在湿法浸胶设备的溶剂喷淋室外，将溶剂喷淋室密封在内，废气收集室中收集的废气通过废气收集管和循环泵进入冷却缓冲箱，废气在冷却缓冲箱中冷却，冷却凝结的液体通过纯溶剂排出管排出，剩余废气通过一级气管和循环泵进入一级吸附箱中进行吸附处理，一级吸附箱中的剩余废气通过二级气管和循环泵进入二级吸附箱中进行吸附处理，以此类推，直至最后一级吸附箱，最后一级吸附箱中的剩余气体通过有害气体测试装置检测合格后排放，一级吸附箱中的吸附液经浓度测试装置检测，满足设置浓度后，通过溶液排出管进入蒸馏分离塔，二级吸附箱中的吸附液通过一级液体管路补充到一级吸附箱中，以此类推，后一级的吸附箱中吸附液补充到前一级吸附箱中，最后一级吸附箱通过吸附液注入管添加吸附液。
所述的吸附液为水。通常湿法预浸料制备使用的溶剂是溶解性优良的小分子溶剂，具有低毒、低沸点、溶解度高、分子极性特征明显，如丙酮、乙醇、四氢呋喃等，可以任意比溶解于价格更加低廉的无毒或低毒的小分子如水等，可以利用熔点不同的物理性质进行分馏或蒸馏提纯。
所述的多级吸附箱至少为3级，级数太少吸附效果不佳，最终废气达不到排放标准。
所述的废气收集室、冷却缓冲箱和多级吸附箱为密闭容器。
所述的浓度测试装置为市售浓度测试仪，根据要溶剂种类可以选择丙酮浓度测试仪、乙醇浓度测试仪等。
所述的浓度检测装置设置浓度为45％～55％，在此浓度范围分馏或蒸馏的经济性最佳，且安全性高。
所述的多级吸附箱中吸附液填充量为1/2～2/3箱体容积。
所述的有害气体测试装置为市售的有害气体测试报警仪，本发明处理后的废气内的溶剂含量符合国家排放标准，排到大气。
所述的冷却缓冲箱中温度为低于废气中所含溶剂的沸点50℃以上，有利于废气在冷却缓冲箱中能尽可能快和多的冷凝，这样进入吸附箱中废气中溶剂浓度会降低，可以降低后续吸附级数，降低成本。
本发明装置各个部分按照各自的气体和吸附液行动路线进行布置，主要行动路径有：
(1)气体在装置内的行动路线：
高温的惰性气体(一般指N2、CO2)开始，进入到溶剂喷淋室携带已经气化的溶剂，在废气收集室内通过废气收集管将废气抽到冷却缓冲箱，冷却缓冲箱内的低温将废气冷却，部分溶剂也随之凝结，之后气体进入到各级吸附箱，直至废气内的溶剂含量符合国家排放标准，排到大气。这一切依靠的动力来源于废气收集管、冷却缓冲箱及各级吸附箱之间的循环泵。
(2)吸附液在装置内的行动路线：
当第一级吸附浓度达到处理浓度时可以从下一级调取，依次类推，直至最后一级，最后一级吸附箱由纯吸附液补充。
本装置可以作为浸胶设备上的一个重要的部件，实现树脂均匀分布、溶剂处理、收集等关键步骤。其中，溶剂喷淋室、废气收集室是用于树脂分散和溶剂处理的主要部分，本发明冷却缓冲箱和一级吸附箱排出液体经分馏或蒸馏提纯后可以再次循环利用到浸胶设备中。
一种溶剂回收方法，通过以下步骤实现：
第一步，收集废气；
高温惰性气体进入湿法浸胶设备的溶剂喷淋室，溶剂在惰性气体的氛围里受热蒸发，被惰性气体裹挟排出形成废气，将废气收集起来；
第二步，废气经过冷却处理；
第三步，经冷却处理的废气进行多级吸附，
A3.1、经冷却处理的废气进入一级吸附，同时实时检测一级吸附后的吸附液浓度(吸附液中溶剂的质量百分含量)，若吸附液浓度满足设定值，将一级吸附中吸附液排出，将二级吸附的吸附液补充到一级吸附，依次类推，后一级吸附的吸附液补充前一级吸附液，最后一级吸附液直接补充纯吸附液；
A3.2、依次进入各级吸附；
A3.3、完成最后一级吸附后，对经各级吸附处理后的气体进行检测，符合国家排放标准，排放到大气中。
所述第二步中冷却处理的温度为低于废气中所含溶剂的沸点50℃以上。
所述步骤A3.1中一级吸附中设置的吸附液浓度为45％～55％。
所述步骤A3.1中排出的吸附液再经过分馏或蒸馏处理，得到的溶剂再循环到湿法浸胶设备的溶剂喷淋室。
所述第二步中废气冷却后冷凝得到的溶剂再循环到湿法浸胶设备的溶剂喷淋室。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明装置降低湿法预浸料的制造成本、改善制造现场的环境、提高现场的安全等级，适合材料批量、稳定的制备生产；
(2)本发明装置安装方便，成本低，无需对原生产设备进行较大改动，即可实现排出的树脂溶剂回收、再次应用，实现溶剂的循环使用；
(3)本发明方法操作简单、安全性高、环境友好，能有效的降低成本及满足环保要求；
(4)本发明不仅降低有毒溶剂的用量和废气处理的高额成本，还能满足低含量废气排放的要求，实现成本和环保双赢；同时浸胶设备也不用考虑易燃易爆及有毒气体的安全防护装置的设计，为浸胶设备的简化设计提供新途径。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图(三级吸附)；
图2为本发明溶液喷淋室及废气收集室结构示意图；
图3为本发明溶剂吸附结构示意图；
图4为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。
以制备环氧树脂预浸料为例，使用的树脂溶剂为丙酮，吸附溶剂为纯净水，惰性气体选用CO2。
回收装置及方法如图1、2、3、4所示，包括废气收集室、冷却缓冲箱、多级吸附箱、循环泵、浓度测试装置、有害气体检测装置等。各个部分按照各自的气体和吸附溶液行动路线进行布置。
工作前，向各级吸附箱内注入约三分之二容积的纯净水，打开废气循环泵和惰性气体喷放管及冷却缓冲箱，直至90℃的CO2气体充满溶剂喷淋室、各级吸附箱有适量的纯净水、冷却缓冲箱内温度(选定0℃)远低于丙酮的沸点。
而后，打开溶剂喷淋管开始浸胶。丙酮废气通过泵抽取逐级吸收，经有害气体检测装置检测浓度低于国家标准后排放；当第一级吸附液中丙酮达到可经济处理的浓度(选定50％)时放出分馏。
同时，最后一级吸附箱注入纯净水，通过循环泵逐级将溶剂向前一级补充。
同时，冷却缓冲箱内的液态丙酮液面高10～40mm时排出。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
Claims (10)
1.一种溶剂回收装置，其特征在于：包括废气收集室、冷却缓冲箱、多级吸附箱、若干循环泵、浓度测试装置和有害气体测试装置，所述的多级吸附箱中添加吸附液，一级吸附箱上安装浓度测试装置，废气收集室设置在湿法浸胶设备的溶剂喷淋室外，将溶剂喷淋室密封在内，废气收集室中收集的废气通过废气收集管和循环泵进入冷却缓冲箱，废气在冷却缓冲箱中冷却，冷却凝结的液体通过纯溶剂排出管排出，剩余废气通过一级气管和循环泵进入一级吸附箱中进行吸附处理，一级吸附箱中的剩余废气通过二级气管和循环泵进入二级吸附箱中进行吸附处理，以此类推，直至最后一级吸附箱，最后一级吸附箱中的剩余气体通过有害气体测试装置检测合格后排放，一级吸附箱中的吸附液经浓度测试装置检测，满足设置浓度后，通过溶液排出管进入蒸馏分离塔，二级吸附箱中的吸附液通过一级液体管路补充到一级吸附箱中，以此类推，后一级的吸附箱中吸附液补充到前一级吸附箱中，最后一级吸附箱通过吸附液注入管添加吸附液。
2.根据权利要求1所述的一种溶剂回收装置，其特征在于：所述的吸附液为水。
3.根据权利要求1所述的一种溶剂回收装置，其特征在于：所述的多级吸附箱至少为3级。
4.根据权利要求1所述的一种溶剂回收装置，其特征在于：所述的废气收集室、冷却缓冲箱和多级吸附箱为密闭容器。
5.根据权利要求1所述的一种溶剂回收装置，其特征在于：所述的浓度检测装置设置浓度为45％～55％。
6.根据权利要求1所述的一种溶剂回收装置，其特征在于：所述的冷却缓冲箱中温度为低于废气中所含溶剂的沸点50℃以上。
7.一种溶剂回收方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
第一步，收集废气；
第二步，废气经过冷却处理；
第三步，经冷却处理的废气进行多级吸附，
A3.1、经冷却处理的废气进入一级吸附，同时实时检测一级吸附后的吸附液浓度，若吸附液浓度满足设定值，将一级吸附中吸附液排出，将二级吸附的吸附液补充到一级吸附，依次类推，后一级吸附的吸附液补充前一级吸附液，最后一级吸附液直接补充纯吸附液；
A3.2、依次进入各级吸附；
A3.3、完成最后一级吸附后，对经各级吸附处理后的气体进行检测，符合国家排放标准，排放到大气中。
8.根据权利要求7所述的一种溶剂回收方法，其特征在于：所述第二步中冷却处理的温度为低于废气中所含溶剂的沸点50℃以上。
9.根据权利要求7所述的一种溶剂回收方法，其特征在于：所述步骤A3.1中一级吸附中设置的吸附液浓度为45％～55％。
10.根据权利要求7所述的一种溶剂回收方法，其特征在于：所述步骤A3.1中排出的吸附液再经过分馏或蒸馏处理，得到的溶剂再循环到湿法浸胶设备的溶剂喷淋室；所述第二步中废气冷却后冷凝得到的溶剂再循环到湿法浸胶设备的溶剂喷淋室。
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