CN115445392A - 一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，构建至少两级串联的吸收塔以及至少一级吸附罐，所述的吸收塔与吸收富液蒸馏分离吸收剂和含氯有机物，构成一个循环；所述的吸附罐中吸附剂达到穿透吸附后，需要蒸汽再生，再生后的不凝汽返回到吸收塔，所述含氯挥发性有机废气经过吸收、吸附达到排放标准。本发明可将含氯挥发性有机废气含氯有机物分离出来作为原料循环利用，废气达到地方标准非甲烷总烃≤60mg/m3，二氯甲烷≤20mg/m3，甲醇≤50mg/m3，颗粒物≤20mg/m3。同时符合《大气污染综合排放标准》。

Description

一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺
技术领域
本发明属于废气处理工艺技术领域，涉及一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺。
背景技术
近年来，大规模生产和消费CVOCs的产品以及不适当的处理方式，导致在环境中出现无组织排放的状况。CVOCs对大气产生持续性污染，对人体的危害非常大，具有强致癌、致畸、致突变的作用。催化燃烧法是治理含氯挥发性有机物的有效手段，废气中的CVOCs在催化剂的作用下完全氧化为CO2/CO、H2O、Cl2和HCl。但生成的氯化氢在水蒸气作用下对管道产生腐蚀。
含氯挥发性有机物包括氯代烷烃、氯代醇类、氯代芳烃，是一类重要的化学化工原料和溶剂，在化工、医药、锂电池隔膜行业中具有广泛应用。由于其具有极强的挥发特性，在使用过程中极易通过挥发、泄露、排放造成损失，溶剂的损耗不仅使生产企业增加生产成本，造成不必要的经济损失，此外，这些排放到大气中的含氯挥发性有机物化学稳定、生物难降解，对环境和人体健康造成持续的严重危害，比如引起光化学烟雾、臭氧层破坏、雾霾等。目前，针对工业中产生的有机废气中含氯挥发性有机物的回收技术主要由冷凝发、吸收法和吸附法。冷凝法利用含氯挥发性有机物的蒸汽压随温度的变化，通过降温实现气相中组分的冷凝析出达到回收的目的，适用于高浓度含氯挥发性有机废气的回收，对低浓度的情况不适用，且存在回收率低，气相不能达标排放的问题。针对中低浓度的有机废气、吸收法和吸附法是工业上常用的回收方法。如CN201710605071.8采用微乳液体系的水溶液作为吸收剂对Cl-VOCs吸收，蒸馏回收Cl-VOCs可能含有水分，影响Cl-VOCs纯度；CN201911032985.5采用氯化胆碱与多元醇复合溶剂作为含氯有机物废气吸收剂，能够快速有效的吸收含氯VOCs，吸收效率较高，但接触吸收需要在一定压力下进行，并且再生需要氮气保护。
CN202111162773.6提出一种离子液回收有机废气中含氯挥发性有机物的方法，通过设计具有氢键-卤键作用的离子液体吸收剂，吸收剂经过吸收闪蒸气体耦合，对含氯挥发性有机物进行高效、高选择性吸收，用以解决有机废气中含氯挥发性有机物有机物在回收过程中存在的吸收能力低、产生废水的问题。
总之，缺乏结合实际企业VOCs排放特征、工艺流程和废气治理工艺提出的针对性控制措施。因此，针对性的实现有机废气中含氯挥发性有机物的净化和回收，具有重要的环境和经济意义。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，可将废气中的含氯有机废气回收利用，减少二次污染、管道腐蚀等。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，包括以下步骤：
(1)将从生产系统排出的含氯挥发性有机废气送入第一吸收塔内与有机吸收剂充分接触，使得含氯有机挥发性气体溶于有机吸收剂中；
(2)从第一吸收塔顶部排出的尾气送入第二吸收塔中，并与水充分接触，脱除易溶于水的气体成分；
(3)从第二吸收塔出来的尾气继续送入内置吸附剂的吸附装置中，得到吸附处理后的尾气达标排放；
(4)将从第一吸收塔底部排出的有机吸收剂部分或全部送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱除吸附气体的有机吸收剂并返回第一吸收塔循环使用，而从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到含氯冷凝液返回生产系统，不凝气再返回第一吸收塔；
(5)从第二吸收塔底部排出的水部分或全部送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱水后的有机吸收剂返回第一吸收塔，从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到冷凝废水送入外部污水系统处理。
进一步的，所述的有机吸收剂为高沸点、高分配系数、低毒或无毒的有机溶剂，具体可以为N-甲基吡咯烷酮或脂肪酸甲酯等。
更进一步的，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～22。更优选的，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～18。
进一步的，步骤(4)中，第一吸收塔底部排出的有机吸收剂经第一循环泵输送后，一部分返回第一吸收塔顶部，另一部分则送入蒸馏设备；
步骤(5)中第二吸收塔底部排出的水经第二循环泵输送后，一部分返回第二吸收塔顶部，另一部分则送往蒸馏设备。
更进一步的，所述第一循环泵与蒸馏设备、所述第二循环泵与蒸馏设备之间还分别设有第一储罐和第二储罐。
进一步的，所述吸附装置由依次串联的第一吸附单元和第二吸附单元组成。
进一步的，所述吸附剂为树脂、活性炭、分子筛中的一种或多种。
进一步的，所述吸附装置中吸附剂吸附饱和后，再从吸附装置中通入饱和蒸汽进行脱附，所得脱附气再进行冷凝回收处理。
更进一步的，脱附气经冷凝后，所得冷凝液送入分离器静置分离，得到重质有机物送回第一吸收塔回用，轻质废水则排入污水处理系统，不凝气则引回至第一吸收塔。
与现有技术相比，本发明在处理过程中，含氯挥发有机气体在吸收塔中有机气体溶解与吸收剂中，由气相变为液相，气体中的粉尘也从气相中分离出来，吸附平衡后，富液过滤后经过泵输送到再生系统进行再生，回收含氯挥发性有机气体，循环再利用，降低企业成本，减少了对环境的污染，贫液循环作为吸收剂，吸收后的尾气进一步进行活性炭、树脂或分子筛吸附处理，达标后排放。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图中标记说明：
1-第一吸收塔，2-第一储罐，3-第一循环泵，4-第二吸收塔，5-第二储罐，6-第二循环泵，7-蒸馏釜，8-蒸馏冷却器，9-第三储罐，10-抽出泵，11-第一吸附单元，12-第二吸附单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下各实施方式或实施例中，如无特别说明的功能部件或结构，则表明其均为本领域为实现对应功能而采用的常规部件或常规结构。
为将废气中的含氯有机废气回收利用，减少二次污染等，本发明提供了一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，可参见图1所示，包括以下步骤：
(1)将从生产系统排出的含氯挥发性有机废气送入第一吸收塔1内与有机吸收剂充分接触，使得含氯有机挥发性气体溶于有机吸收剂中；
(2)从第一吸收塔1顶部排出的尾气送入第二吸收塔4中，并与水充分接触，脱除易溶于水的气体成分；
(3)从第二吸收塔4出来的尾气继续送入内置吸附剂的吸附装置中，得到吸附处理后的尾气达标排放；
(4)将从第一吸收塔1底部排出的有机吸收剂部分或全部送入蒸馏设备(如蒸馏釜7)中进行蒸馏分离，得到脱除吸附气体的有机吸收剂并返回第一吸收塔1循环使用，而从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到含氯冷凝液返回生产系统，不凝气再返回第一吸收塔1；
(5)从第二吸收塔4底部排出的水部分或全部送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱水后的有机吸收剂返回第一吸收塔1，从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到冷凝废水送入外部污水系统处理。
在一些具体的实施方式中，所述的有机吸收剂为高沸点、高分配系数、低毒或无毒的有机溶剂，具体可以为N-甲基吡咯烷酮或脂肪酸甲酯等。
更具体的实施方式中，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～22。更优选的，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～18。
在一些具体的实施方式中，步骤(4)中，第一吸收塔1底部排出的有机吸收剂经第一循环泵3输送后，一部分返回第一吸收塔1顶部，另一部分则送入蒸馏设备；
步骤(5)中第二吸收塔4底部排出的水经第二循环泵6输送后，一部分返回第二吸收塔4顶部，另一部分则送往蒸馏设备。
更具体的实施方式中，所述第一循环泵3与蒸馏设备、所述第二循环泵6与蒸馏设备之间还分别设有第一储罐2和第二储罐5。
在一些具体的实施方式中，所述吸附装置由依次串联的第一吸附单元11和第二吸附单元12组成。
在一些具体的实施方式中，所述吸附剂为吸附树脂、活性炭、分子筛中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中，所述吸附装置中吸附剂吸附饱和后，再从吸附装置中通入饱和蒸汽进行脱附，所得脱附气再进行冷凝回收处理。
更具体的实施方式中，脱附气经冷凝后，所得冷凝液送入分离器静置分离，得到重质有机物送回第一吸收塔1回用，轻质废水则排入污水处理系统，不凝气则引回至第一吸收塔1。
以上各实施方式可以任一单独实施，也可以任意两两组合或更多的组合实施。
下面结合具体实施例来对上述实施方式进行更详细的说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，可参见图1所示，包括以下步骤：
(1)将从生产系统排出的含氯挥发性有机废气送入第一吸收塔1内与有机吸收剂充分接触，使得含氯有机挥发性气体溶于有机吸收剂中，第一吸附塔底部排出的吸附了含氯挥发性废气的吸收剂经第一循环泵3输送后，一部分返回第一吸收塔1顶部，另一部分则送往第一储罐2中；
(2)从第一吸收塔1顶部排出的尾气送入第二吸收塔4中，并与水充分接触，脱除易溶于水的气体成分，第二吸附塔底部排出的吸附了有机溶剂的工艺水经第二循环泵6输送后，一部分返回第二吸收塔4顶部，另一部分则送往第二储罐5中；
(3)从第二吸收塔4出来的尾气继续送入内置吸附剂的吸附装置中，经过两级吸附单元处理(即第一吸附单元11和第二吸附单元12，此处的吸附单元可以采用本领域常用的吸附塔、吸附罐等设备形式)，得到吸附处理后的尾气达标排放；
(4)第一储罐2中储存的饱和吸附后的有机吸收剂送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱除吸附气体的有机吸收剂并返回第一吸收塔1循环使用，而从蒸馏设备顶部排出的气体则经蒸馏冷却器8冷凝后，得到含氯冷凝液(主要为二氯甲烷和甲醇)送入第三储罐9中，再经抽出泵10抽出二氯甲烷和甲醇等有机液体返回生产系统，不凝气再返回第一吸收塔1；
(5)第二储罐5中储存的饱和吸附后的工艺水送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱水后的有机吸收剂返回第一吸收塔1，从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到冷凝废水送入外部污水系统处理；
(6)吸附装置中的吸附剂吸附饱和后，向吸附装置中通入饱和蒸汽进行脱附，脱附气送入冷凝回收处理。脱附下来的混合气体进入冷凝装置进行冷凝回收处理。其中，冷凝液送入分离器静置分离，重质有机物送入储槽，再由输送泵送至业主储罐回用；轻质废水排入污水处理系统；不凝气引入第一吸收塔1。
实施例2：
结合实施例1的处理工艺，本实施例采用NMP(即N-甲基吡咯烷酮)作为吸收剂进行尾气吸收，另外，吸附剂为树脂(西安蓝晓科技新材料股份有限公司，LXQ-10)。
(1)尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3。
经过一级NMP吸收(即经过如图1中的第一吸收塔1处理)后，尾气含量降低至960mg/L，吸收率达90％以上，其中甲醇126mg/m3，二氯甲烷3004mg/m3。
(2)NMP+水两级吸收
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，经过NMP和水两级吸附(即经过如图1中的第一吸收塔1和第二吸收塔4联用处理)后出口尾气浓度降低至590ppm混合气吸收率达94％以上，尾气组成二氯甲烷1846mg/m3、甲醇77mg/m3。
(3)NMP+水两级吸收吸收+一级树脂吸附
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，两级吸收+吸附(即经过如图1的第一吸收塔1、第二吸收塔4、第一吸附单元11依次处理)后，尾气出口浓度降至10mg/L，尾气组成为甲醇1mg/m3，二氯甲烷31mg/m3。
(4)NMP+水两级吸收吸收+二级吸附
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，两级吸收+两级吸附(即经过如图1的第一吸收塔1、第二吸收塔4、第一吸附单元11和第二吸附单元12依次处理)，尾气出口浓度小于5ppm，尾气组成二氯甲烷16mg/m3、甲醇0.65mg/m3。
实施例3：
脂肪酸甲酯吸收剂尾气吸收
本案例采用的硬脂肪酸甲酯作为吸收剂，另外，吸附剂为树脂(西安蓝晓科技新材料股份有限公司，LXQ-10)。
(1)尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3。
经过一级硬脂肪酸甲酯吸收(即经过如图1中的第一吸收塔1处理)后，尾气含量降低至890mg/L，吸收率达90％以上，其中甲醇78mg/m3，二氯甲烷2815mg/m3。
(2)硬脂肪酸甲酯+水两级吸收
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，经过硬脂肪酸甲酯和水两级吸附(即经过如图1中的第一吸收塔1和第二吸收塔4联用处理)后出口尾气浓度降低至600mg/L混合气吸收率达94％，尾气组成二氯甲烷1846mg/m3、甲醇77mg/m3。
(3)硬脂肪酸甲酯+水两级吸收吸收+一级树脂吸附
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成为二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，两级吸收+吸附(即经过如图1的第一吸收塔1、第二吸收塔4、第一吸附单元11依次处理)，尾气出口浓度降至12mg/L，尾气组成为甲醇1.5mg/m3，二氯甲烷33mg/m3。
(4)硬脂肪酸甲酯+水两级吸收吸收+二级吸附
尾气CVOCs含量10000mg/L，尾气组成二氯甲烷：甲醇＝9:1混合气，即二氯甲烷31288mg/m3、甲醇1309mg/m3，两级吸收+两级吸附(即经过如图1的第一吸收塔1、第二吸收塔4、第一吸附单元11和第二吸附单元12依次处理)，尾气出口浓度小于5ppm，尾气组成二氯甲烷16mg/m3、甲醇0.65mg/m3。
可见，含氯挥发性有机物废气经过本申请的吸收+吸附回收工艺，尾气排放达到江苏省-化学工业挥发性有机物排放标准-2021(DB32/4041—2021)非甲烷总烃≤60mg/m3，二氯甲烷≤20mg/m3，甲醇≤50mg/m3，颗粒物≤20mg/m3。同时符合《大气污染综合排放标准》(GB16297-1996)。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将从生产系统排出的含氯挥发性有机废气送入第一吸收塔内与有机吸收剂充分接触，使得含氯有机挥发性气体溶于有机吸收剂中；
(2)从第一吸收塔顶部排出的尾气送入第二吸收塔中，并与水充分接触，脱除易溶于水的气体成分；
(3)从第二吸收塔出来的尾气继续送入内置吸附剂的吸附装置中，得到吸附处理后的尾气达标排放；
(4)将从第一吸收塔底部排出的有机吸收剂部分或全部送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱除吸附气体的有机吸收剂并返回第一吸收塔循环使用，而从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到含氯冷凝液返回生产系统，不凝气再返回第一吸收塔；
(5)从第二吸收塔底部排出的水部分或全部送入蒸馏设备中进行蒸馏分离，得到脱水后的有机吸收剂返回第一吸收塔，从蒸馏设备顶部排出的气体则经冷凝后，得到冷凝废水送入外部污水系统处理。
2.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述的有机吸收剂为N-甲基吡咯烷酮或脂肪酸甲酯。
3.根据权利要求2所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～22。
4.根据权利要求3所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述脂肪酸甲酯中脂肪酸的碳链的碳原子数为12～18。
5.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，步骤(4)中，第一吸收塔底部排出的有机吸收剂经第一循环泵输送后，一部分返回第一吸收塔顶部，另一部分则送入蒸馏设备；
步骤(5)中第二吸收塔底部排出的水经第二循环泵输送后，一部分返回第二吸收塔顶部，另一部分则送往蒸馏设备。
6.根据权利要求5所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述第一循环泵与蒸馏设备、所述第二循环泵与蒸馏设备之间还分别设有第一储罐和第二储罐。
7.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述吸附装置由依次串联的第一吸附单元和第二吸附单元组成。
8.根据权利要求1或7所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述吸附剂为树脂、活性炭、分子筛中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，所述吸附装置中吸附剂吸附饱和后，再从吸附装置中通入饱和蒸汽进行脱附，所得脱附气再进行冷凝回收处理。
10.根据权利要求9所述的一种含氯挥发性有机物废气回收利用处理工艺，其特征在于，脱附气经冷凝后，所得冷凝液送入分离器静置分离，得到重质有机物回用，轻质废水则排入污水处理系统，不凝气则引回至第一吸收塔。
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