【正文】 requirements, to decrease environmental pollution.Key words: enameled。冷凝冷卻部分以冷空氣和冷水為介質(zhì)，使廢氣溫度降低到沸點(diǎn)之下，并有效的利用其 帶有的大量 熱量。二 、工藝方法的論證及選擇(廢氣的冷凝，吸收及吸收劑解吸等工藝), 工藝流程詳述和說(shuō)明。主要包括四部分: 一 、緒論。 本設(shè)計(jì)所采用的工藝流程分三部分：冷卻冷凝部分、吸收分離部分和吸附凈化部分。 [關(guān)鍵詞] 漆包線；二甲苯；甲酚；白礦油；廢氣回收2 / 48Enameled wire production volatile anic solvent recovery processLiMingxuThe institute of chemistry and chemical engineering of Hunan University of Chemical engineering and process engineeringTeacher: GeHongguangAbstract: This design is the design of anic solvent recovery process,in the treatmenting section of waste gas for a 500 t/year enameled wire production. It mainly includes 4parts:A, the introduction. Second, the parison and selection of process method , the technical process described and discussed. Three, the calculation,argumentation and selection of main equipment. Five, the requirements of process. This design using the process flow of three parts: cooling and condensation part, absorption and separation part and purification of adsorption part. Condensation and cooling using cold air and cold water for medium, made the waste gas39。 white mineral oil。整體生產(chǎn)由漆包機(jī)完成。其中與有機(jī)溶劑回收有直接關(guān)系的是烘焙過(guò)程。對(duì)溶劑蒸氣的回收處理也在排廢過(guò)程中完成。 目前我國(guó)產(chǎn)量大、使用廣的漆包線漆主要是：聚酯漆，聚氨酯漆，聚酯亞胺漆，油性漆、縮醛漆、聚酰亞胺漆、聚酰胺酰亞胺漆等以及水性漆也有生產(chǎn)。 我國(guó)有機(jī)溶劑使用現(xiàn)狀 工業(yè)有機(jī)溶劑的分類(lèi) 隨著涂料工業(yè)的快速發(fā)展，油漆種類(lèi)不斷增多，溶劑也被越來(lái)越廣泛地使用。有機(jī)溶劑能降低物質(zhì)的粘度和增加物質(zhì)的流變性，防止沉淀或以固體形式分解。油品餾程大致如下：煤油 200~300℃；航空煤油 130~250℃；輕柴油 250~350℃；潤(rùn)滑油 350~520℃；重質(zhì)燃料油520℃；汽油 40~200℃。大多數(shù)有機(jī)溶劑含有毒性，而作為溶漆的溶劑一般毒性很小，但是溶劑油中混入其他有機(jī)物會(huì)使餾程不合格并增加毒性。腐蝕產(chǎn)物可進(jìn)一步加速油品的老化，油品深度氧化的結(jié)果是生成縮合物，其中包括膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、油泥及其它沉淀物。 二甲苯苯酚等物質(zhì)的危害及國(guó)家規(guī)定 本次設(shè)計(jì)中需要回收的是漆包線漆漆溶劑中的二甲苯，因此以下主要討論以二甲苯為主要構(gòu)成的洗漆廢溶劑油。二甲苯作為有機(jī)溶劑產(chǎn)生大量的二甲苯氣體，嚴(yán)重影響周?chē)髿猸h(huán)境質(zhì)量，國(guó)內(nèi)已在研究其水溶性環(huán)保替代產(chǎn)品。因此，廢氣直接排放既不符合政策，又浪費(fèi)資源 [7]。對(duì)某些閃點(diǎn)較低的溶劑和混合有銀粉類(lèi)的溶劑不適宜進(jìn)行回收處理。普通焚燒的技術(shù)含量不高，方便簡(jiǎn)易，但在處理時(shí)需防火防爆，焚燒產(chǎn)生的廢氣需達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，否則將產(chǎn)生大氣污染上世紀(jì) 70 年代之前，美國(guó)曾經(jīng)簡(jiǎn)單地將工業(yè)廢油、廢溶劑倒置山洞、坑道或加土掩埋，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)這樣處理可能會(huì)危害周?chē)h(huán)境，引發(fā)生態(tài)問(wèn)題。 廢溶劑的回收一般都采用蒸餾法，而且通常采用蒸汽間接加熱，蒸餾 65~100℃，采用工藝如下：廢溶劑→接收槽→蒸餾工序→冷凝器→潷析器。 相對(duì)于國(guó)外污染物處置，國(guó)內(nèi)對(duì)于廢溶劑油的處理無(wú)論是從觀念上還是從技術(shù)方法上都比較滯后，仍處于國(guó)外上世紀(jì)三十、四十年代的水平，亂排放現(xiàn)象比較嚴(yán)重。 (1) 催化燃燒是以 Pt , Pd , CuO , NiO 等作為催化劑，在較低溫度(150~600℃)下使 VOC 氧化分10 / 48解為 CO2 和 H2O，溫度選擇與氣體量、組成和停留時(shí)間有關(guān)，如某漆包線廠的含苯系物的烘干廢氣通過(guò) Pt 催化劑床層，在 580℃、停留時(shí)間 1s 的條件下，被氧化成 CO2 和 H2O，出口氣中 VOC 可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。水是人類(lèi)不可或缺的資源，我國(guó)北方多數(shù)為缺水或極為缺水區(qū)，水資源的合理有效利用關(guān)系到人民群眾的生計(jì)，因此稀釋法不可取。為了減少污染節(jié)約能源，火炬法逐步被氣柜回收代之。 根據(jù)廢氣的物理化學(xué)性質(zhì)選擇不同方法或幾種方法的組合來(lái)回收 VOC 廢氣中的有機(jī)溶劑，可減少污染并有一定的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)采用選擇性吸附劑、選擇性膜滲透來(lái)分離回收有機(jī)溶劑的。回收率與有機(jī)物的沸點(diǎn)有關(guān)，沸點(diǎn)越高，回收率越高。 ① 固定床吸附法 固定床吸附法的特點(diǎn)是吸附于脫附在同一床層上實(shí)現(xiàn)，為保證吸附過(guò)程的連續(xù)性，需 2 臺(tái)及以上的吸附器同時(shí)工作，其中一些吸附器進(jìn)行吸附同時(shí)，另一些進(jìn)行再生。由于吸附能力強(qiáng)，吸附裝置小，吸附劑用量低，處理費(fèi)用低。再生后的吸附劑送回吸附單元頂部繼續(xù)吸附操作。該技術(shù)是利用液體吸收劑與廢氣直接接觸而將 VOC 吸收，按機(jī)理分為物理吸收和化學(xué)吸收，通常為物理吸收，使用的吸收劑有柴油、煤油、水和其他熔劑。當(dāng)廢氣進(jìn)去系統(tǒng)后，膜選擇性的讓 VOC 氣體通過(guò)而被富集，凈化氣體在另一側(cè)可排放，VOC 富集氣提去冷凝回收系統(tǒng)回收，此法可分離 90%的 VOC。 (5) 減壓蒸餾 減壓蒸餾法采取減壓蒸餾塔來(lái)回收廢溶劑油中的主要成分，其工藝通過(guò)降低塔釜內(nèi)壓強(qiáng)來(lái)降低溶劑揮發(fā)溫度，回收效果較好，但是減壓蒸餾設(shè)備要求氣密性高，生產(chǎn)時(shí)能耗大，投入較大，該方法存在缺點(diǎn)較為明顯。一般來(lái)講，當(dāng) VOC 含量為 5%~10%時(shí)，首選冷凝法；當(dāng) VOC 含量為%~5%時(shí)，選用膜分離技術(shù)；當(dāng) VOC 含量低于 %時(shí)，首選選吸附技術(shù)。碳吸附技術(shù)也受某些限制，如廢氣濕度不超過(guò) 50%，使用時(shí)溫度不高于 40℃.對(duì)于過(guò)低濃度 VOC 廢氣處理可用濃縮輪技術(shù)再結(jié)合其他方法進(jìn)行有機(jī)溶劑回收 [12]。18180。氣候特征如表 12 所示：12 / 48表 12 漢中市郊區(qū)氣候特征年平均氣溫 25℃極端最高氣溫 ℃（）極端最底氣溫 –℃（）最大風(fēng)速 最大平均風(fēng)速 全年風(fēng)向 東、東北夏季風(fēng)向 東、東南13 / 482 廢氣回收工段的工藝過(guò)程及工藝選擇 漆包線涂漆后經(jīng)過(guò)焙爐烘烤，溶劑蒸發(fā)，然后排出廢氣，廢氣回收處理工段主要任務(wù)是將廢氣中含有的有機(jī)溶劑冷凝成液體或通過(guò)吸收劑和吸附設(shè)備從廢氣中分離，而達(dá)到凈化的目的。溶劑蒸氣再通過(guò)水冷凝器冷凝回收后，再通入吸附器排廢。熱交換后冷空氣溫度可升至 300℃左右，該熱空氣直接通入漆包機(jī)的蒸發(fā)段用于涂漆烘焙，可替代部分電加熱，使熱量得到大量回收利用。 廢氣水冷凝工藝 經(jīng)空氣預(yù)冷后的廢氣進(jìn)一步用水進(jìn)行冷卻，可將溫度降低至約 35～45℃，因?yàn)榧追雍投妆降姆悬c(diǎn)都比較高，在此過(guò)程中，大部分甲酚和二甲苯氣體將被冷凝而得到回收。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究，選用 5白礦油（沸點(diǎn) ℃）作為吸收劑。白礦油循環(huán)吸收一定時(shí)間后，不需精餾，使用薄膜蒸發(fā)器蒸餾即可將白礦油與二甲苯和甲酚進(jìn)行分離。而蒸發(fā)的有機(jī)溶劑（二甲苯，甲酚）蒸氣再通入水冷凝器，用冷水將其冷凝成液體，實(shí)現(xiàn)回收。根據(jù)熱量交換原理可分為間壁式，混合式和蓄熱式，間壁式換熱器應(yīng)用最多，本設(shè)計(jì)采用間壁式換熱器。蛇管換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能承受高壓，可耐腐蝕材料制造；其缺點(diǎn)是容器內(nèi)液體湍動(dòng)程度低，管外給熱系數(shù)小。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱系數(shù)大，推動(dòng)力大，能承受高壓，應(yīng)用亦方便。 ③ U 形管式換熱器 ：其每根換熱管都彎成 U 形，進(jìn)出口按章在同一個(gè)管板兩側(cè)，以隔板分開(kāi)，每根管子可自由伸縮，結(jié)構(gòu)上比浮頭式簡(jiǎn)單，但管程不易清洗，只用于清潔不易結(jié)垢流體。 (2) 有時(shí)在設(shè)計(jì)上需要提高流體的速度，以提高其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，在這種情況下，應(yīng)將需要調(diào)高流速的流體放在管程。這是因?yàn)楣茏又睆叫?，承壓能力?qiáng)，能夠避免采用耐壓的殼體和密封措施。 加熱劑和冷卻劑的選擇一般情況下，用作加熱或冷卻的流體是由實(shí)際情況決定的，但有些時(shí)候則需要設(shè)計(jì)者自行選擇。 流體進(jìn)出口溫度的確定 工藝條體的進(jìn)出口溫度是工藝條件所規(guī)定的。 吸收塔 目前，我國(guó)采用的吸收塔主要有空噴塔，板式塔和填料塔，下面分別加以介紹。缺點(diǎn)：洗苯效率低，塔后煤氣含苯量高，洗油循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大。其缺點(diǎn)是塔板的效率受負(fù)荷變動(dòng)的影響較大。 填料的類(lèi)型 (1) 木格填料塔 該塔型在我國(guó)焦化廠應(yīng)用較多，它具有阻力較小，操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。該填料塔與木格填料塔相比，具有比表面積大，吸收率高，阻力小，動(dòng)力消耗小等優(yōu)點(diǎn)，但制造麻煩，價(jià)格昂貴，處理能力小。 (4) 塑料鮑爾環(huán)環(huán)填料塔 塑料花環(huán)填料是近年來(lái)又國(guó)外引進(jìn)的高效填料，經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，花環(huán)填料是一種具有比表面大，空隙來(lái)率高，阻力小，處理能力大，液體分布好，濕潤(rùn)率高，投資省，占地少，節(jié)省能耗，制造安裝容易，操作方便等突出優(yōu)點(diǎn)的填料。支撐板設(shè)計(jì)不當(dāng)，首先發(fā)生液泛現(xiàn)象。分布器的設(shè)計(jì)不當(dāng)，液體分布不均，填料層有效潤(rùn)濕面積減少，而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即使填料性能再好，也很難得到滿(mǎn)意的分離效果。 ④ 噴灑式分布器（蓮蓬頭） 適用于小型填料塔內(nèi)，缺點(diǎn)是氣量較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生較多的液沫夾帶。 (2) 外加熱式 其主要特點(diǎn)是采用了加長(zhǎng)的熱管，且液體下降管不受熱，有利于液體在器內(nèi)循環(huán)。此外，還可以用于含少量固體和有輕度結(jié)垢傾向的液體。 綜上所述，本設(shè)計(jì)中蒸發(fā)器可選擇減壓降膜式蒸發(fā)器 [17]。 常用的吸附劑有以碳質(zhì)為原料的各種活性炭吸附劑和金屬、非金屬氧化物類(lèi)吸附劑（如硅膠、氧化鋁、分子篩、天然黏土等） 。氣體吸附分離成功與否，極大程度上依賴(lài)于吸附劑的性能，因此選擇吸附劑是確定吸附操作的首要問(wèn)題。粗孔硅膠在相對(duì)濕度飽和的條件下，吸附量可達(dá)吸附劑重量的 80%以上，而在低濕度條件下，吸附量大大低于細(xì)孔硅膠。在一定操作條件下，它的干燥深度可達(dá)露點(diǎn)70℃以下。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在 700℃以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在 700~1200℃溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)使其活化。 　　沸石的特點(diǎn)是具有分子篩的作用，它有均勻的孔徑，如 3A0、4A0 、5A0、10A0 細(xì)孔。碳分子篩的孔結(jié)構(gòu)主要分布形式為： 大孔直徑與碳粒的外表面相通，過(guò)渡孔從大孔分支出來(lái)，微孔又從過(guò)渡孔分支出來(lái)。 碳分子篩在空氣分離制取氮?dú)忸I(lǐng)域已獲得了成功，在其它氣體分離方面也有廣闊的前景 [18]。本設(shè)計(jì)之后計(jì)算，廢氣的相關(guān)物性也均以空氣對(duì)用的物性近似計(jì)算。.℃) 求傳熱面積 pA 換熱器的傳人面積 /m2： ?????tKQ21 / 48 選擇所用換熱器型號(hào)查《化工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中《管殼式熱交換器系列標(biāo)準(zhǔn)》 。同樣，本設(shè)計(jì)之后的有關(guān)計(jì)算中，凡涉及到溶劑相關(guān)物性的，均以與之對(duì)應(yīng)的二甲苯的物性來(lái)代替，作近似的計(jì)算。s 103pa0d則 ????s (2) 確定管程 由于管程數(shù) :PN lLN?P式中 l——選取的每程管子長(zhǎng)度， m。則 .?PN 則此換熱器為 6 管程換熱器。t??溫差校正系數(shù)圖如圖 43：25 / 48 值可由圖 43 查取，其中：t?? 5423012????tTR冷 流 體 溫 升熱 流 體 溫 降 流 體 的 最 初 溫 差冷 流 體 升 溫 一般要求 值不低于 ，若低于此值，當(dāng)換熱器的操作條件略有變化時(shí)， 的變化較大，t?? t??圖 43 溫差校正系數(shù)圖26 / 48使得操作極不穩(wěn)定。a 則 求得，1)(360???a 所以 ?b 對(duì)于多管程換熱器，常采用組合排列方法。對(duì)于0(~5)td??直徑較小的管子，要注意，管心距最小不能小于（ +6）mm，而且 t/ 值應(yīng)稍大些。0d 其中 ，則：..???Nbmm169)()3(0?????dbt 元整取得 D=。弓形折流板切去的圓缺高度一般是殼體內(nèi)徑的 10% 40%，常用值為 20% 25%；折流板間距，在~~阻力允許的條件內(nèi)盡可能的小，允許的折流板最小間距為殼體內(nèi)徑的 20%或 50mm（兩者取較大值）[11]。)堆積密度ρ/(kg/m179。 求吸收塔設(shè)計(jì)氣速 u 泛點(diǎn)是填料塔的極限操作條件，正確估算泛點(diǎn)氣速，對(duì)填料塔的設(shè)計(jì)和操作十分重要。/h；h ——液體的粘度，mPa s；L?? Ф——填料因子，1/m； ——水的密度和液體的密度之比；? g——重力加速度 178