CN202237339U

CN202237339U - 有机化合物的回收系统

Info

Publication number: CN202237339U
Application number: CN2011202843225U
Authority: CN
Inventors: 古鸿贤
Original assignee: HONGTAI ELECTRIC INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: HONGTAI ELECTRIC INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-08-05

Abstract

一种有机化合物的回收系统，包含：一第一热交换器，其中一高温挥发性有机化合物气体被导入该第一热交换器；以及一设于该第一热交换器的下游的冷凝装置，该冷凝装置至少包括一冷凝器及一设置于该冷凝器的下方的回收槽；藉此，该冷凝装置系将该挥发性有机化合物气体的有机化合物收集至该回收槽，以在高温挥发性有机化合物气体进行处理(如燃烧)的前端先行针对高沸点、易溶于互溶溶剂的有机化合物进行回收与再制，使降低后端处理时的耗能或其他衍生性的污染问题。

Description

有机化合物的回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种回收系统，特别指一种有机化合物的回收系统。

背景技术

挥发性有机化合物气体(volatile organic compounds，VOCs)在各种生产制造业被广泛地使用，而在生产制程后也被排放至大气环境，例如，半导体与光电业制程排放的有机废气中可能含有：IPA、丙酮、环己酮等。各国对于挥发性有机物质皆有严格的空污管制标准，以维护环保以及民众的健康。

挥发性有机化合物气体的处理方法很多，热焚化分解是重要的方法之一，而蓄热焚化炉是其中一种，特色是挥发性有机化合物气体成份可被氧化成水及二氧化碳。

然而，有机废气中可能因生产制程的不同而包含多种不同物性、化性的复杂组成的有机化合物，例如聚氨基甲酸酯(polyurethane，PU)生产过程所排放的挥发性有机化合物气体主要来自于降低黏度利于加工所添加的有机溶剂，包括甲苯(Toluene)、甲基乙基酮(MEK)、二甲基甲酰胺(DMF)等；此外，在半导体晶圆厂及显示器面板等科技制造业的制程中，常将单乙醇胺(MEA)、二甲基亚堸(DMSO)、环己酮(ANONE)等有机溶剂应用于诸如光阻剥离液的使用。针对组成复杂的有机废气，其处理过程就显得十分重要，尤其是当有机废气中含有沸点较高的有机化合物时，燃烧过程变的相当复杂且效率低落。例如为了有效燃烧沸点较高的有机化合物，蓄热焚化炉的燃烧温度必须提高，故造成能源、成本的上升，而未完全燃烧的有机化合物则可能残留在炉体、风管等处，造成燃烧机具的清洁、使用寿命等问题。

本实用新型的创作人有鉴于上述习用的结构装置于实际施用时的缺陷，且积累个人从事相关产业开发实务上多年的经验，精心研究，终于提出一种设计合理且有效改善上述问题的结构。

实用新型内容

本实用新型的目的之一，在于提供一种有机化合物的回收系统，其可在高温挥发性有机化合物气体进行处理(如燃烧)的前端先行针对高沸点、易溶于水的有机化合物进行回收与再制，故可简化挥发性有机化合物气体进行处理的过程，例如降低燃烧炉的燃烧温度等，换言之，本实用新型的回收系统可达到“前端回收的效益大于后端污染防制效益”的具体效果。

本实用新型提供一种有机化合物的回收系统，包含：一第一热交换器，其中一高温挥发性有机化合物气体被导入该第一热交换器；以及一设于该第一热交换器的下游的冷凝装置，该冷凝装置至少包括一冷凝器及一设置于该冷凝器的下方的回收槽；藉此，该冷凝装置将该挥发性有机化合物气体的有机化合物收集至该回收槽。

进一步地，冷凝装置还进一步包括一设置于冷凝器的下游的除雾器以及一连接于冷凝器的控温单元。

进一步地，控温单元包括有一连接冷凝器的比例阀、至少一个传感器以及一连接比例阀与传感器的控制器。

进一步地，控温单元包括有一连接冷凝器的比例阀、一第一传感器、一第二传感器以及一连接比例阀与第一、第二传感器的控制器，第一传感器设置于冷凝器的入风端，第二传感器设置于冷凝器的出风端。

进一步地，第一传感器为露点温度计或为干球温度计与相对湿度计的组合，第二传感器为干球温度计。

进一步地，控温单元包括有一连接冷凝器的比例阀、一第三传感器以及一连接比例阀与第三传感器的控制器，第三传感器连接于回收槽。

进一步地，比例阀设置于冷凝器的冷媒管。

进一步地，有机化合物的回收系统还进一步连接一设于冷凝装置的下游的第二热交换器。

进一步地，有机化合物的回收系统还进一步连接一设于第二热交换器的下游的浓度提升装置。

进一步地，有机化合物的回收系统还进一步连接一设于第二热交换器的下游的燃烧塔。

进一步地，有机化合物的回收系统还进一步连接一设于冷凝装置的下游的洗涤塔。

如上述构造，该回收系统可利用冷凝装置的凝核效果，将有机化合物加以回收、收集，更进一步再制，因此，有机化合物可被回收再利用，故在成本或原料消耗的观点上提高竞争力；另外，由于挥发性有机化合物气体中的有机化合物已在前端被回收，故在后端处理时就不需高温的燃烧环境，因此可达到环保的要求。

为使能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

附图说明

图1是显示本实用新型的有机化合物的回收系统的示意图。

图1A是显示本实用新型的有机化合物的回收系统的第二实施例的示意图。

图1B是显示本实用新型的有机化合物的回收系统的第三实施例的示意图。

图1C是显示本实用新型的有机化合物的回收系统的第四实施例的示意图。

图2是显示本实用新型的有机化合物的回收系统的第五实施例的示意图。

【主要元件符号说明】

1 回收系统

11 第一热交换器

12 冷凝装置

121 冷凝器

122 回收槽

123 除雾器

124 控温单元

1241 比例阀

1242 第一传感器

1243 第二传感器

1244 控制器

1245 第三传感器

13 第二热交换器

14 浓度提升装置

2 收集装置

3 燃烧塔

4 洗涤塔

A、B、C、D 点

具体实施方式

本实用新型提出一种有机化合物的回收系统，其是用于产业制程中废气处理设备的技术，具节能环保效益，且能完善有效地将特定溶剂进行回收再制，以降低产线成本；再者，本实用新型的回收系统可与燃烧塔等设备进行整合，以降低燃烧塔的燃烧温度，进而减少碳的排放量，还可提高碳交易市场的商机。

请参考图1，本实用新型所提出的有机化合物的回收系统1包括第一热交换器11及设于该第一热交换器11的下游的冷凝装置12，其中冷凝装置12可针对生产制程中所产出的高温的挥发性有机化合物气体(volatileorganic compounds，VOCs)中的特定有机化合物进行回收，举例而言，如含氮的有机化合物，更具体地说，冷凝装置12可针对挥发性有机化合物气体中高沸点、易溶于水的含氮有机化合物进行回收与再制，例如二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)等。

以二甲基甲酰胺做说明，其可用于丙烯纤维/塑料的制造上，而在制药工业或其他应用中，二甲基甲酰胺也可用于制造杀虫剂、粘合剂、人造皮革、纤维、软片及表面涂装等等，因此，本实用新型所提出的有机化合物的回收系统1的应用范围就非常广泛，如包括上述的各种产品的生产厂房或其他不同的领域。二甲基甲酰胺在物性上的沸点约为153℃，其属于低挥发性的溶剂，且其可溶于水；因此，本实用新型的回收系统1对中高沸点且全溶于水的有机物质，可达到高效率的回收，而除了冷凝吸收下来的特定有机化合物可回收纯化再利用外，由于挥发性有机化合物气体中高沸点、难处理的特定有机化合物浓度已大幅下降，故可降低下游端废气处理设备的负荷及延长吸脱附浓缩设备的寿命，得以有效提升其整体的处理效率。

如图1所示，生产制程中所产生的高温挥发性有机化合物气体是通过一收集装置2，如收集槽等传送、导入至第一热交换器11中，而第一热交换器11主要是降低高温挥发性有机化合物气体的温度，具体而言，挥发性有机化合物气体在A点的温度较B点温度为高，而经过第一热交换器11的热交换后，挥发性有机化合物气体在B点的温度约为5至30℃，而降温后的挥发性有机化合物气体即有利于冷凝装置12的作业；一般而言，挥发性有机化合物气体在A点的温度会介于B点温度与燃烧塔3的燃烧温度，故将A点的挥发性有机化合物气体称做高温挥发性有机化合物气体。

在本实施例中，冷凝装置12包括一冷凝器121及一设置于冷凝器121的下方的回收槽122，冷凝器121主要形成得以产生核凝作用的低温环境，以将废气所含的水气或/及挥发性有机化合物气体本身，在经过冷凝器121的过程中，降温到低于露点温度的过饱和状态，而产生核凝作用并冷凝凝结成液膜，且利用所凝结的液膜，再大量吸收中高沸点且易溶于水的特定有机化合物(如前述的DMF)；而在经过冷凝器121的降温核凝作用后，成长为较易处理的微米级或更大的微雾或微粒，而滴落至下方的回收槽122收集、回收或再制等等。

藉此，经过冷凝装置12的回收作业后，生产制程所产生的挥发性有机化合物气体中可仅残留低沸点、高饱和蒸汽压的有机化合物，由于所残留的有机化合物其可导入燃烧塔3，如蓄热式焚化炉(简称RTO)进行燃烧净化与热回收的功能。另外，冷凝装置12的下游还装设有第二热交换器13，其位于燃烧塔3之前，以将经过冷凝装置12的有机化合物进行加热，具体而言，有机化合物在C点的温度约为30℃，而经过第二热交换器13的热交换后，挥发性有机化合物气体在D点的温度较C点温度为高，而升温后的有机化合物即有利于燃烧塔3的作业。蓄热焚化炉(RTO)可为双塔式而配置有二个蓄热床(Regenerative beds)，蓄热床内充填蓄热材，使带燃烧的挥发性有机废气流先经蓄热床预热，而后进入燃烧室进行燃烧作业；而燃烧炉燃料喷嘴产生辅助热能搭配有机化合物成分氧化分解产生的热量，使燃烧室保持一定的高温，而蓄热床的另一用途则在已热分解的废气通过时，将热给收集、蓄积下来而达蓄热目的。

以下以生产铜箔基板(CCL)的上胶作业厂房为例，其生产制程所产生的挥发性有机化合物气体在经过本实用新型的回收系统1后，二甲基甲酰胺约有90％被收集、回收，而残余的有机废气如甲基乙基酮(MEK)、等由蓄热式焚化炉进行燃烧。由于挥发性有机化合物气体中的二甲基甲酰胺已在燃烧前被回收，故燃烧有机废气的温度可以大幅下降，且燃烧后的氮氧化物(NOx)的排放浓度可被有效控制，也可避免高沸点的二甲基甲酰胺在蓄热式焚化炉残存的问题。

请参考图1A，其显示本实用新型的回收系统1的第二实施例，与前述实施例不同之处在于冷凝装置12的构件。如图所示，第二实施例的回收系统1的冷凝装置12还进一步包括一设置于冷凝器121的下游的除雾器123以及一连接于冷凝器121的控温单元124，而控温单元124包括有一连接冷凝器121的比例阀1241、至少一个传感器与一连接比例阀1241与传感器的控制器1244。具体而言，控温单元124包括有两组传感器：第一传感器1242与第二传感器1243，而第一传感器1242设置于冷凝器121的入风端，第二传感器1243设置于冷凝器121的出风端。

第一传感器1242主要用于获取待净化废气即前述之挥发性有机化合物气体)的露点温度信息，第二传感器1243主要用于量测冷凝器121的冷凝温度，控制器1244根据第一传感器1242所获取的待净化废气的露点温度信息与第二传感器1243所量测的冷凝器121的冷凝温度，并利用比例阀1241调节冷凝器121的降温程度，使冷凝器121的冷凝温度低于待净化废气的露点温度约0至10℃，即让待净化废气在稍低于露点温度的回收环境中进行核凝作用，因此可大量回收有机溶剂，且所回收的有机溶剂含水率低，足以达到回收、再制的要求。在具体的实验中，DMF的回收率可稳定达85％以上，且含水率可控制维持在70％以下。

另外，在本实施例中，第一传感器1242可为露点温度计、干球温度计与相对湿度计的组合或为其他温度/湿度感测装置，而第二传感器1243可为干球温度计或为其他类似的测温装置。再者，比例阀1241可设置于冷凝器121的冷媒管中，且冷凝器121的冷媒管中所装填的冷媒可为冰水、卤水或冷却水。

请参考图1B，其显示本实用新型的回收系统1的第二实施例，与前述实施例不同之处在于冷凝装置12的控温单元124包括有一组传感器：第三传感器1245，其中第三传感器1245连接于回收槽122。

第三传感器1245主要用于量测回收槽122所回收的溶剂的含水率，而控制器1244根据第三传感器1245所量测的溶剂含水率，而利用比例阀1241调节冷凝器121的降温程度，使回收槽122中所回收的溶剂的含水率维持在一定比例以下，例如80％以下，优选为50％以下。

请参考图1C，其显示本实用新型的回收系统1的第三实施例，与前述实施例不同之处在于回收系统1还可包括一浓度提升装置14，其主要可提升有机化合物气体中所残留的有机化合物的浓度，如丙酮(ACE)，以提高燃烧塔3的燃烧效率；具体而言，浓度提升装置14可为一种沸石浓缩转轮设备，其出气端流量约为进气端流量的0.1至0.2倍，故可提高有机化合物的浓度，使后续的燃烧作业更具有效率；或者，浓度提升装置14可为活性碳吸附设备。

如图2所示，本实用新型的回收系统1也可搭配一设置于该冷凝装置12的下游的洗涤塔4。换言之，经过冷凝装置12的回收作业后，生产制程所产生的挥发性有机化合物气体中可仅残留低沸点、高饱和蒸汽压的有机化合物，其可通入洗涤塔4进行后续的处理。值得说明的是，前述的第二、第三实施例的回收系统1同样可搭配洗涤塔4进行相关的回收作业。

综上所述，本实用新型利用回收系统1回收的特定有机化合物，例如高沸点、易溶于水的含氮有机化合物，而回收后的有机化合物可进行再制而重复使用；另一方面，由于挥发性有机化合物气体中较难处理的特定有机化合物已在前端就被回收，故有利于残余的有机废气的后续处理，如残余的有机废气利用蓄热式焚化炉进行燃烧时，蓄热式焚化炉的燃烧温度即可有效降低(因残余的有机废气大部分是低沸点的物质)，还由于降低了蓄热式焚化炉的燃烧温度，故能有效减少二氧化碳的排放，进而可以将减碳的额度，出售给技术上无法减碳的产业(即称作碳交易)，例如航空、运输、煤气瓦斯、炼油等产业，以获取额外的收益，也可达到对于温室气体的减量。

以上所述仅为本实用新型的优选可行实施例，非因此局限本实用新型的权利要求范围，故举凡运用本实用新型说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1.一种有机化合物的回收系统，其特征在于，所述有机化合物的回收系统包含：

一第一热交换器，以及

一设于所述第一热交换器的下游的冷凝装置，所述冷凝装置至少包括一冷凝器及一设置于所述冷凝器的下方的回收槽。

2.根据权利要求1所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述冷凝装置还进一步包括一设置于所述冷凝器的下游的除雾器以及一连接于所述冷凝器的控温单元。

3.根据权利要求2所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述控温单元包括一连接所述冷凝器的比例阀、至少一个传感器以及一连接所述比例阀与所述传感器的控制器。

4.根据权利要求2所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述控温单元包括一连接所述冷凝器的比例阀、一第一传感器、一第二传感器以及一连接所述比例阀与所述第一传感器、所述第二传感器的控制器，所述第一传感器设置于所述冷凝器的入风端，所述第二传感器设置于所述冷凝器的出风端。

5.根据权利要求4所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述第一传感器为露点温度计或为干球温度计与相对湿度计的组合，所述第二传感器为干球温度计。

6.根据权利要求2所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述控温单元包括一连接所述冷凝器的比例阀、一第三传感器以及一连接所述比例阀与所述第三传感器的控制器，所述第三传感器连接于所述回收槽。

7.根据权利要求3、4、6中的任一项所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述比例阀设置于所述冷凝器的冷媒管。

8.根据权利要求1所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述有机化合物的回收系统还进一步连接一设于所述冷凝装置的下游的第二热交换器。

9.根据权利要求8所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述有机化合物的回收系统还进一步连接一设于所述第二热交换器的下游的浓度提升装置。

10.根据权利要求8所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述有机化合物的回收系统还进一步连接一设于所述第二热交换器的下游的燃烧塔。

11.根据权利要求1所述的有机化合物的回收系统，其特征在于，所述有机化合物的回收系统还进一步连接一设于所述冷凝装置的下游的洗涤塔。