CN218686472U - 一种二氯甲烷尾气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二氯甲烷尾气处理装置，包括压缩系统，所述压缩系统用于对待处理的二氯甲烷尾气进行缓冲收集并压缩，所述压缩系统的出气口连通有用于对二氯甲烷尾气进行冷凝的冷凝系统，所述冷凝系统的出气口连通有气体分离膜，所述气体分离膜的一侧设置有树脂吸附系统，本实用新型能够对二氯甲烷尾气进行处理，确保二氯甲烷尾气排放达标，而且能够降低后期运行成本。

Description

一种二氯甲烷尾气处理装置

技术领域

本发明属于二氯甲烷尾气处理技术领域，具体的说，涉及一种二氯甲烷尾气处理装置。

背景技术

二氯甲烷简称 DCM，常温下是一种无色透明、比水重、易挥发的液体，微溶于水，与绝大多数常用的有机溶剂互溶，具有类似醚的刺激性气味。二氯甲烷沸点低，在工业生产时容易挥发造成环境污染。

二氯甲烷，由于溶解能力强、沸点低、相对低毒性和反应惰性，长期以来一直是多种应用的首选溶剂；在制药工业中作为反应介质，用于制备氨苄青霉素、羟苄青霉素和先锋霉素等，用于胶片生产中的溶剂，还可用作石油脱蜡溶剂、气溶胶推进剂、有机合成萃取剂、聚氨酯等泡沫塑料生产用发泡剂和金属清洗剂等。

目前常用的治理二氯甲烷尾气的工艺有低温冷凝法，溶剂吸收法、活性炭吸附法和树脂吸附法等。

低温冷凝法是利用二氯甲烷的饱和蒸汽压随着温度的降低而降低的关系降低温度至二氯甲烷沸点以下,使其由气态变为液态的工艺。该工艺对于高浓度的二氯甲烷废气具有良好的回收效果，但冷凝不彻底，仍然会有较高浓度的废气排出。

溶剂吸收法是利用二氯甲烷的高溶解性,选取其它高沸点的有机溶剂将二氯甲烷废气吸收后,再精馏回收出二氯甲烷的工艺。该工艺处理效率偏低，溶剂吸收不充分，且吸收剂本身也会挥发产生二次污染。

活性炭吸附法是利用活性炭的吸附性,将废气中的二氯甲烷进行吸附,再通过蒸汽吹脱回收二氯甲烷的工艺。该工艺中活性炭吸附效果受水分影响较大,经过多次吹脱再生后吸附性能下降明显;且二氯甲烷易被活性炭中的杂质催化分解而产生氧化氢气体,遇水变为盐酸后对设备腐蚀严重，缩短管道设备使用寿命。

树脂吸附法是利用树脂对二氯甲烷进行吸附，然后再通过蒸汽对树脂进行脱附从而达到回收二氯甲烷的工艺，该工艺中不仅要用到大量的树脂，而且还要消耗大量的蒸汽，投资和运行成本都很高。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种二氯甲烷尾气处理装置，该装置基于“压缩冷凝+气体分离膜+树脂吸附”的组合工艺对二氯甲烷尾气进行处理，不仅能够确保二氯甲烷尾气排放达标，而且可以使后期运行成本较低。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种二氯甲烷尾气处理装置，包括压缩系统，所述压缩系统用于对待处理的二氯甲烷尾气进行缓冲收集并压缩，所述压缩系统的出气口连通有用于对二氯甲烷尾气进行冷凝的冷凝系统，所述冷凝系统的出气口连通有气体分离膜，所述气体分离膜的一侧设置有树脂吸附系统。

以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：

所述压缩系统包括缓冲罐，缓冲罐的进气口与待处理的二氯甲烷尾气源连通，缓冲罐的一侧设置有压力容器。

进一步优化：所述缓冲罐与压力容器之间设置有压缩机，压缩机的进气口与缓冲罐的出气口连通，压缩机的出气口与压力容器的进气口连通。

进一步优化：所述冷凝系统包括至少一个冷凝器，所述冷凝器内设置有冷凝腔，冷凝腔内安装有循环冷凝管路，循环冷凝管路内的循环介质温度为-15～-10℃。

进一步优化：冷凝器的进气口与压缩系统的缓冲罐的出气口连通，冷凝器的一侧设置有集液罐，冷凝器的出液口和压力容器的出液口与集液罐的进液口连通。

进一步优化：所述气体分离膜包括至少一个，所述气体分离膜的原料进气口与冷凝器的出气口连通，气体分离膜的非渗透气口与树脂吸附系统的进气口连通。

进一步优化：所述气体分离膜的一侧设置有真空泵，真空泵的进气口与气体分离膜的渗透气口连通，真空泵的出气口与压缩系统的进气口连通。

进一步优化：所述树脂吸附系统的出气口连通有离心风机，所述离心风机的出气口与排放烟囱的进气口连通。

本发明采用上述技术方案，构思巧妙，结构合理，采用“压缩冷凝+气体分离膜+树脂吸附”的组合工艺对二氯甲烷尾气进行处理，不仅能够确保二氯甲烷尾气排放达标，而且可以使后期运行成本较低，并且对二氯甲烷尾气处理效率高，尾气达标排放；容积回收利用率高，大大节约生产成本；整体为撬装设备，安装方便，占地面积小；大大减少树脂或活性炭的用量；大大减少脱附蒸汽的用量，降低运行成本。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的总体结构示意图；

图2为本实用新型实施例1压缩系统的结构示意

图3为本实用新型实施例1中在工作时的示意图；

图4为本实用新型实施例1中气体分离膜的结构示意图；

图5为本实用新型实施例1中气体分离膜在工作时的原理图；

图6为本实用新型实施例2中尾气处理装置的示意图；

图7为本实用新型实施例3中气体分离膜的结构示意图；

图8为为本实用新型实施例4中气体分离膜的结构示意图。

图中：1-压缩系统；11-缓冲罐；12-压缩机；13-压力容器；2-冷凝系统；21-冷凝器；22-集液罐；3-气体分离膜；31-钢壳；32-中空纤维膜；33-环氧树脂封头；34-原料进气口；35-渗透气口；36-非渗透气口；301-过滤网；302-过滤纸；303-渗透膜；304-金属间隔；305-渗透口；4-树脂吸附系统；5-真空泵；6-离心风机；7-排放烟囱。

具体实施方式

实施例1：如图1-5所示，一种二氯甲烷尾气处理装置，包括压缩系统1，所述压缩系统1用于对待处理的二氯甲烷尾气进行缓冲收集并压缩，所述压缩系统1的出气口连通有用于对二氯甲烷尾气进行冷凝的冷凝系统2，所述冷凝系统2的出气口连通有气体分离膜3，所述气体分离膜3的一侧设置有树脂吸附系统4。

所述压缩系统1包括缓冲罐11，所述缓冲罐11的进气口与待处理的二氯甲烷尾气源连通，所述缓冲罐11的一侧设置有压力容器13。

所述缓冲罐11与压力容器13之间设置有压缩机12，所述压缩机12的进气口与缓冲罐11的出气口连通，所述压缩机12的出气口与压力容器13的进气口连通。

在本实施例中，所述缓冲罐11内的额定压力为1.0MPa，所述压缩系统1中用于将二氯甲烷尾气压缩到0.8MPa。

这样设计，在使用时，所述待处理的二氯甲烷尾气进入缓冲罐11内，此时缓冲罐11用于对二氯甲烷尾气进行缓冲，而后压缩机12用于将缓冲罐11内的二氯甲烷尾气加压输送至压力容器13内。

此时压力容器13内的二氯甲烷尾气中的二氯甲烷气体被压缩到0.8MPa后，会有部分二氯甲烷气体转变为液体，不凝气体进入后续冷凝系统2。

所述冷凝系统2包括至少一个冷凝器21，所述冷凝器21上设置有进气口、出气口和出液口。

所述冷凝器21的进气口与压缩系统1的缓冲罐11的出气口连通，所述缓冲罐11内经压缩的二氯甲烷气体输送至冷凝器21内。

所述冷凝器21内设置有冷凝腔，所述冷凝腔内安装有循环冷凝管路，所述循环冷凝管路内的循环介质温度为-10--15℃左右。

这样设计，在使用时，所述对二氯甲烷尾气进行压缩的过程是一个放热过程，所以进气体分离膜3之前需要先将二氯甲烷尾气进行降温，冷凝器内循环冷凝管路内的循环介质温度为-15～-10℃左右，进而能够对二氯甲烷尾气进行降温，确保进入气体分离膜3的尾气温度不超过30℃。

所述冷凝器21的一侧设置有集液罐22，所述冷凝器21的出液口和压力容器13的出液口与集液罐22的进液口连通。

所述冷凝器21内对二氯甲烷尾气进行冷凝时，所述二氯甲烷气体一部分经冷凝后转变为液体，此时液体的二氯甲烷通过出液口进入集液罐22内进行收集，所述不凝的二氯甲烷气体进入后续气体分离膜3。

在本实施例中，所述冷凝器21为两个，且两个冷凝器21为并联布设。

在本实施例外，所述冷凝器21还可以为多个，且多个冷凝器21可以为并联也可以为串联布设。

所述气体分离膜3包括至少一个，且气体分离膜3的原料进气口34与冷凝器21的出气口连通。

所述气体分离膜3的非渗透气口36与树脂吸附系统4的进气口连通。

所述气体分离膜3的一侧设置有真空泵5，所述真空泵5的进气口与气体分离膜3的渗透气口35连通，所述真空泵5的出气口与压缩系统1的进气口连通。

所述气体分离膜3包括钢壳31，所述钢壳31安装有中空纤维膜32，所述中空纤维膜32的上端通过环氧树脂封头33进行封装。

所述钢壳31的外表面上开设有原料进气口34，所述原料进气口34与钢壳31和中空纤维膜32之间的空腔连通。

所述钢壳31的下方开设有渗透气口35，所述渗透气口35与中空纤维膜32的内腔连通。

所述钢壳31的上端开设有非渗透气口36，所述非渗透气口36设置在靠近环氧树脂封头33的位置处，所述非渗透气口36与钢壳31和中空纤维膜32之间的空腔连通。

所述真空泵5的进气口与气体分离膜3的渗透气口35连通，所述真空泵5工作用于使气体分离膜3的内部形成负压区，所述钢壳31和中空纤维膜32之间的空腔内形成高压区。

二氯甲烷尾气经过冷凝器21后进入气体分离膜3内，气体分离膜3的基本原理是利用各气体组分在高分子聚合物（气体分离膜材质）中的溶解扩散速度不同，而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过中空纤维膜壁的速度不同而分离，膜法分离VOCs组分是利用有机烃类物质和惰性组分在高分子膜中渗透速率的不同而实现其混合物分离的过程，有机烃类物质和惰性组分在一定分压差的推动下，VOCs分子优先透过高分子膜，而空气等惰性组分则被截留排放，最终实现有机烃类物质的浓缩和富集，高浓度的二氯甲烷气体被富集和浓缩重新回到压缩系统1进行压缩，进一步将二氯甲烷气体进行液化，成为液体二氯甲烷。

气体分离膜3的基本原理是利用各气体组分在高分子聚合物（气体分离膜材质）中的溶解扩散速度不同，而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过纤维膜壁的速度不同而分离；推动力（膜两侧相应组分的分压差）、膜面积及膜的分离选择性，构成了膜分离的三要素。

膜法分离VOCs组分是利用有机烃类物质和惰性组分在高分子膜中渗透速率的不同而实现其混合物分离的过程；有机烃类物质和惰性组分在一定分压差的推动下，VOCs分子优先透过高分子膜，而空气等惰性组分则被截留排放，最终实现有机烃类物质的浓缩和富集。

含一定浓度的VOCs废气经过增压后进入冷凝器21，冷凝液进入集液罐22被收集起来，不凝气则进入到气体分离膜3。

VOCs组分优先吸附于膜表面，渗透侧采用抽真空方式维持负压环境，在膜两侧压力差推动下，VOCs组分以更快速度透过膜，在下游侧浓度得以富集，这股浓气回到前段继续冷凝；膜渗余侧贫气则进入到吸附系统中，VOCs组分被吸附剂捕集，废气浓度进一步降低，满足排放标准值后直接排入大气。

气体分离膜的主要特性参数：

渗透系数（P）：表示气体通过膜的难易程度，是体现膜性能的重要指标。它因气体的种类、膜材料的化学组成和分子结构的不同而已；当同一种气体透过不同的气体分离膜时，P主要取决于气体在膜中的扩散系数；而同一种膜对不同气体进行透过时，P的大小主要取决于气体对膜的溶解系数。

扩散系数（D）：用渗透气体在单位时间内透过膜的气体体积来表示；它随气体分子量的增大而减小。

分离系数（α）：它标志膜的分离选择性能。

溶解度系数（S）：表示膜收拢气体能力的大小；它与被溶解的气体及高分子种类有关。

所述气体分离膜3中的中空纤维膜32是以高分子材质为主，主要有：聚酰亚胺（PI）、醋酸纤维素（CA）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚砜（PS）、聚碳酸酯（PC），另外还有少量的金属合金膜、陶瓷膜、分子筛膜。

所述树脂吸附系统4的进气口与气体分离膜3的非渗透气口36连通，所述气体分离膜3内经非渗透气口36排出的气体输送至树脂吸附系统4内。

所述树脂吸附系统4为现有技术，所述树脂吸附系统4是利用树脂对二氯甲烷进行吸附。

所述经过压缩系统1、冷凝系统2和气体分离膜3处理后的二氯甲烷尾气，90-95%的尾气被处理成液体，剩余5-10%的尾气进入后续的树脂吸附系统4内，通过树脂的高效吸附作用，进一步将剩余的尾气进行吸附；从而达到进一步回收二氯甲烷的目的。

所述树脂吸附系统4达到吸附周期后利用蒸汽对树脂进行脱附，对脱附的高浓尾气进行冷凝，从而达到进一步回收二氯甲烷的目的。

所述树脂吸附系统4的出气口连通有离心风机6，所述离心风机6的出气口与排放烟囱7的进气口连通。

这样设计，所述离心风机6工作用于吸取树脂吸附系统4内经处理完成的废气并通过加压后输送至排放烟囱7内，此时通过排放烟囱7实现达标排放。

实施例2：在本实施例2中，该二氯甲烷尾气处理装置还可以采用图6所示结构，该二氯甲烷尾气处理装置包括包括压缩系统1，所述压缩系统1用于对待处理的二氯甲烷尾气进行缓冲收集并压缩，所述压缩系统1的出气口连通有用于对二氯甲烷尾气进行冷凝的冷凝系统2，所述冷凝系统2的出气口与气体分离膜3的原料进气口34连通。

所述气体分离膜3的一侧设置有真空泵5，所述真空泵5的进气口与气体分离膜3的渗透气口35连通。

所述气体分离膜3的一侧设置有吸收系统，所述气体分离膜3的非渗透气口36与吸收系统的进气口连通。

所述吸收系统为现有技术，经气体分离膜3处理后的剩余二氯甲烷尾气进入吸收系统内，此时吸收系统用于对二氯甲烷进行吸收，从而达到达标排放的目的。

在本实施例外，所述吸收系统还可以采用热力燃烧系统进行替换，所述热力燃烧系统为现有技术，经气体分离膜3处理后的剩余二氯甲烷尾气进入热力燃烧系统内，此时热力燃烧系统用于对二氯甲烷进行加热，从而实现对二氯甲烷进行处理，达到达标排放的目的。

实施例3，在本实施例3中，该气体分离膜3还可以采用图7所示结构，所述气体分离膜3的整体结构为板状结构，所述气体分离膜3包括外壳，所述外壳的内部安装有板状的分离膜组件。

所述分离膜组件包括过滤网301，所述过滤网301的两侧分别设置有金属间隔304，所述金属间隔304相互远离的一侧分别设置有过滤纸302，所述过滤纸302覆盖在过滤网301上。

所述两个过滤纸302相互远离的一侧分别设置有渗透膜303，所述金属间隔304上开设有渗透口305。

所述该分离膜组件安装在外壳内后，所述分离膜组件的外周面与外壳的内表面之间进行热密封，所述分离膜组件将外壳内分隔呈高压腔和负压腔。

气体分离膜3上开设有原料进气口、渗透气口和非渗透气口，所述原料进气口和非渗透气口分别与高压腔连通，所述渗透气口与负压腔连通。

实施例4，在本实施例4中，该气体分离膜3还可以采用图8所示结构，所述气体分离膜3的整体结构为圆柱状结构，所述气体分离膜3包括外壳，所述外壳的内部安装有板状的分离膜组件。

所述分离膜组件包括中空纤维膜和过滤管，所述过滤管安装在中空纤维膜的中部。

所述气体分离膜3上开设有原料进气口34、渗透气口35和非渗透气口36，所述原料进气口34和非渗透气口36分别与分离膜组件与外壳之间的空腔连通，所述渗透气口35与过滤管连通。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：包括压缩系统（1），所述压缩系统（1）用于对待处理的二氯甲烷尾气进行缓冲收集并压缩，所述压缩系统（1）的出气口连通有用于对二氯甲烷尾气进行冷凝的冷凝系统（2），所述冷凝系统（2）的出气口连通有气体分离膜（3），所述气体分离膜（3）的一侧设置有树脂吸附系统（4）。

2.根据权利要求1所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述压缩系统（1）包括缓冲罐（11），缓冲罐（11）的进气口与待处理的二氯甲烷尾气源连通，缓冲罐（11）的一侧设置有压力容器（13）。

3.根据权利要求2所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述缓冲罐（11）与压力容器（13）之间设置有压缩机（12），压缩机（12）的进气口与缓冲罐（11）的出气口连通，压缩机（12）的出气口与压力容器（13）的进气口连通。

4.根据权利要求3所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述冷凝系统（2）包括至少一个冷凝器（21），所述冷凝器（21）内设置有冷凝腔，冷凝腔内安装有循环冷凝管路，循环冷凝管路内的循环介质温度为-15～-10℃。

5.根据权利要求4所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：冷凝器（21）的进气口与压缩系统（1）的缓冲罐（11）的出气口连通，冷凝器（21）的一侧设置有集液罐（22），冷凝器（21）的出液口和压力容器（13）的出液口与集液罐（22）的进液口连通。

6.根据权利要求5所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述气体分离膜（3）包括至少一个，所述气体分离膜（3）的原料进气口（34）与冷凝器（21）的出气口连通，气体分离膜（3）的非渗透气口（36）与树脂吸附系统（4）的进气口连通。

7.根据权利要求6所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述气体分离膜（3）的一侧设置有真空泵（5），真空泵（5）的进气口与气体分离膜（3）的渗透气口（35）连通，真空泵（5）的出气口与压缩系统（1）的进气口连通。

8.根据权利要求7所述的一种二氯甲烷尾气处理装置，其特征在于：所述树脂吸附系统（4）的出气口连通有离心风机（6），所述离心风机（6）的出气口与排放烟囱（7）的进气口连通。

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