【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ]。 處理方法分析 國(guó)內(nèi)普遍采用的廢溶劑油處置方法有稀釋法、焚燒法和減壓蒸餾法等，其中以焚燒方法最為普遍。 (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)。催化燃燒溫度相對(duì)低，節(jié)省燃料，但催化劑的價(jià)格高，且不能處理含塵氣體，使用一段時(shí)間后要進(jìn)行清理，出去表面附著物，延長(zhǎng)使用壽命。 (2) 稀釋法將少量的廢溶劑油用大量的廢水稀釋?zhuān)谶_(dá)到污水生化指標(biāo)后排放到污水處理廠或者直接排入地表水體，由于大部分有機(jī)溶劑均不同程度地含有毒性，導(dǎo)致地表水體生態(tài)系統(tǒng)破壞嚴(yán)重，更有甚者破壞地表水體附近的土壤生態(tài)系統(tǒng)。這種做法浪費(fèi)大量的水資源并且容易造成嚴(yán)重的水體污染。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。 (3) 直接燃燒有焚燒爐法和火炬法。焚燒爐法是將廢氣通入焚燒爐內(nèi)燃燒，惡臭氣體采用此法處理，其焚燒溫度不高，停留時(shí)間不超 1s，焚燒后高溫?zé)煔饨?jīng)廢熱鍋爐回收熱量產(chǎn)生蒸汽?；鹁娣ǔＴ谑突S使用，處理熱值高、能維持高溫燃燒的廢氣，廢氣在高空大氣中燃燒。為了減少污染節(jié)約能源，火炬法逐步被氣柜回收代之。焚燒法雖然能夠比較完全地處理液體廢棄物，大大減少?gòu)U棄物體積，但是焚燒方法要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，其工藝要求非常嚴(yán)格，燃燒氣體停留時(shí)間與溶劑成分、燃燒溫度和去除率有關(guān)。對(duì)于 98%去除率，未鹵代物在 900℃時(shí)停留時(shí)間為 ，鹵代物在 1100℃時(shí)需要停留時(shí)間 1s，對(duì)于 99%去除率，未鹵代物，如停留時(shí)間為 則要求燃燒溫度 980℃，鹵代物如控制停留時(shí)間 1s 則需要 1200℃，有些廢溶劑油中的復(fù)雜有機(jī)物需要焚燒溫度達(dá)到 1300℃以上才能完全轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，且燃燒氣體需要洗滌處理；焚燒工藝不達(dá)標(biāo)將產(chǎn)生更為嚴(yán)重的二惡英污染以及煙塵粉塵污染，這給周?chē)h(huán)境帶來(lái)巨大壓力，而目前國(guó)內(nèi)出于經(jīng)濟(jì)考慮，大部分焚燒爐都不達(dá)標(biāo)，因此該方法不可取。 由于廢氣組成復(fù)雜多變，且多數(shù) VOC 氣體易爆，在處理時(shí)要考慮廢氣與空氣的混合方式，一般空氣過(guò)量系數(shù)為理論量的 ~ 倍。 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。對(duì)于回收困難的廢氣可采用焚燒法進(jìn)行處理。盡量要采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，避免二次污染 [10]。 回收方法的分析 VOC 的主要回收技術(shù)有冷凝法、吸附法、吸收法和膜分離法。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。(1) 冷凝法冷凝法是將廢氣冷卻到露點(diǎn)溫度以下，使有機(jī)物冷凝成液滴而分離出來(lái)的簡(jiǎn)單回收方法。常用冷卻介質(zhì)有冷水、冷凍鹽水和液氮。該技術(shù)僅用于 VOC 含量高氣體量小的有機(jī)廢氣回收處理?；厥章逝c有機(jī)物的沸點(diǎn)有關(guān)，沸點(diǎn)越高，回收率越高。大部分 VOC 受爆炸極限的限制，氣體中含量不會(huì)太高，因此該技術(shù)一般作為一級(jí)處理技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合使用。(2) 吸附法 吸附法去除 VOC 的原理是利用比表面積非常大的活性炭、碳纖維、沸石等吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)將 VOC 分子截留，是氣體凈化。吸附法分為固定床吸附法、流動(dòng)床吸附法和濃縮輪吸附法。 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?；钚蕴康膽?yīng)用最為廣泛，由于其易吸附水，不實(shí)用于溫度高于 40℃，氣體相對(duì)濕度超過(guò) 50%的氣體吸附處理，也不適用于活性大的熔劑的吸附，該類(lèi)有機(jī)物在活性炭表面反應(yīng)而堵塞碳孔?；钚蕴坷w維是以有機(jī)化合纖維為原料經(jīng)特殊加工制成。是很細(xì)的纖維狀物質(zhì)，具有巨大的比表面積、外表面積和微孔結(jié)構(gòu)，纖維上很多微孔可直接與有機(jī)物接觸，更易于吸附低濃度 VOC。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。 ② 流動(dòng)床吸附法11 / 48 流動(dòng)床吸附系統(tǒng)有吸附單元和脫附單元組成。廢氣有吸附床底部進(jìn)入向上流動(dòng)使吸附劑流態(tài)化，VOC 與吸附劑接觸后吸附，凈化的廢氣由頂部排出，進(jìn)入脫附單元。在脫附單元內(nèi)加熱吸附劑使有機(jī)物脫附，將氣體引入冷凝單元去回收郵寄溶劑。再生后的吸附劑送回吸附單元頂部繼續(xù)吸附操作。 ③ 濃縮輪法 濃縮輪是一個(gè)裝滿(mǎn)吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪，廢氣由輪上游側(cè)進(jìn)入濃縮輪的吸附區(qū)，凈化后的廢氣由下游排出；同時(shí)另一股流量較小，溫度較高的脫附氣超廢氣反方向進(jìn)入脫附區(qū)，將已吸附的 VOC 脫附出來(lái)。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn)，在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)就可以完成吸附脫附操作，降低了設(shè)備投資費(fèi)用。 (3) 吸收技術(shù) 吸收技術(shù)是一種成熟的化工單元操作過(guò)程，適用于大氣量，中濃度的含 VOC 廢氣處理。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。任何可溶解于吸收劑的有機(jī)物都可以從氣相轉(zhuǎn)移到液相中，然后對(duì)吸收液處理。當(dāng)吸收液為水是采用精餾處理就可以回收有機(jī)溶劑；為非水時(shí)，需進(jìn)行吸收劑再生。 (4) 膜分離 膜分離技術(shù)是采用對(duì)有機(jī)物有選擇性透過(guò)的高分子膜，在一定壓力下是 VOC 滲透而分離。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。 膜分離適用于中高濃度（VOC 含量高于 1103）的廢氣處理。系統(tǒng)費(fèi)用與進(jìn)口氣流速成正比而與濃度關(guān)系不大，最好用于高濃度小流量，有較高回收價(jià)值的有機(jī)溶劑回收，設(shè)備投資較高。但該技術(shù)減少二次污染，前景廣闊。 (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。前兩種處理方法浪費(fèi)了廢溶劑油中具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的二甲苯，第三種方法則浪費(fèi)了大量的能源，均無(wú)法有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全的目的，因此尋找一種合理有效的方法來(lái)回收工業(yè)廢溶劑油中的二甲苯是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題 [11]。 回收技術(shù)的選擇 回收技術(shù)選擇主要取決于 VOC 的無(wú)理和化學(xué)性質(zhì)、廢氣流量、濃度、溫度、使用溶劑企業(yè)經(jīng)濟(jì)條件等。 由于碳吸收技術(shù)簡(jiǎn)單有效，使其成為 VOC 回收的首選技術(shù)，當(dāng)此法不合適時(shí)，可考慮采用冷凝、膜分離、吸收技術(shù)。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)。從流量方面考慮，處理大流量廢氣優(yōu)先考慮吸附法；小流量時(shí)用膜分離和冷凝法。 碳吸收技術(shù)適用于氣量大、VOC 濃度不超過(guò) 5103 的有機(jī)廢氣處理，含量太高設(shè)備不安全，需在吸附前進(jìn)行稀釋?zhuān)翌w粒碳不適于處理含酮、酯的氣體?；钚蕴坷w維和沸石擴(kuò)大了吸附法的應(yīng)用范圍。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]。 設(shè)計(jì)任務(wù) 本設(shè)計(jì)為年產(chǎn) 500t 漆包線生產(chǎn)中的廢氣回收工段設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是參考漢中市漢中厚華電工材料有限公司的廢氣回收工段設(shè)計(jì)。廠址：漢中市郊區(qū)，東經(jīng) 117176。18180。，北緯 34176。17180。，海拔高度 34 米本地具有大陸性氣候特點(diǎn)。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。下面分別對(duì)其中工藝進(jìn)行論證。 本設(shè)計(jì)工藝路線祥述 如附圖 A1 工藝流程圖所示，首先將排出的高溫廢氣經(jīng)過(guò)一個(gè)空氣冷凝換熱器，與冷空氣進(jìn)行熱交換，將被加熱的冷空氣通入焙爐，并將繼續(xù)通過(guò)水冷凝器，由冷水冷卻到 30℃左右，實(shí)現(xiàn)廢氣中大部分有機(jī)溶劑的液化，收集并儲(chǔ)存；再將未冷凝的廢氣通入填料吸收塔，由吸收劑（白礦油）吸收后，有機(jī)溶劑的含量已經(jīng)極少，再通過(guò)吸附器完成凈化。由于處理量較少，吸收劑的解吸采用間隙處理，待一段時(shí)間，吸收劑中有機(jī)溶劑含量達(dá)到一定程度的時(shí)候，通入薄膜蒸發(fā)器分離，薄膜蒸發(fā)器的熱量可由經(jīng)空氣冷凝后的高溫廢氣提供。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。本工藝很好的利用了廢氣攜帶的大量熱量，為之后蒸發(fā)提供熱量，并使進(jìn)入焙爐內(nèi)的空氣穩(wěn)定到 300℃左右，保證漆包線質(zhì)量。 廢氣空氣冷凝工藝 漆包線生產(chǎn)中蒸發(fā)出的溶劑為甲酚（沸點(diǎn) 191℃）和二甲苯（沸點(diǎn) ℃） ，沸點(diǎn)較高，其蒸氣易冷凝，因此，可采用空氣冷卻和水冷凝的方法回收大部分漆包線加工中蒸發(fā)出的甲酚和二甲苯。 漆包機(jī)頂部排出的廢氣溫度約為 600℃，首先以空氣作為冷卻介質(zhì)、逆流換熱對(duì)其進(jìn)行冷卻，可將含甲酚和二甲苯的廢氣溫度降低到 325℃左右。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。這部分熱氣流進(jìn)入烘膛后，使烘膛中熱對(duì)流加劇，溫度則更加趨于均勻一致。同時(shí)，由于該熱空氣的溫度在 300℃左右，比漆包機(jī)中心溫度 600℃要低，就使得漆包機(jī)的蒸發(fā)Ⅰ區(qū)更加平穩(wěn)，由于蒸發(fā)速度有所減慢，防止了漆包線由于蒸發(fā)過(guò)快而產(chǎn)生針孔等不良現(xiàn)象，對(duì)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量起到重要作用。另外經(jīng)過(guò)降溫后的 325℃左右的廢氣可通過(guò)間隙處理膜蒸發(fā)器，為二甲苯甲酚在回收劑中蒸發(fā)分離提供熱量。 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。處理后廢氣含有極少量的二甲苯，甲酚。 吸收工藝經(jīng)空氣預(yù)冷和水冷后的廢氣中仍含有部分未被冷凝的甲酚和二甲苯氣體，仍不能直接排放?？刹捎糜袡C(jī)溶劑進(jìn)行吸收處理。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(white oil；white mineral oil)，為經(jīng)高度精煉及純化之產(chǎn)品，具有良好的氧化安定性，化學(xué)穩(wěn)定性，光安定性，無(wú)色、無(wú)味，不腐蝕纖維紡織物。白礦油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下表 21 所示：表 21 白油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì) 　量　 指 　標(biāo)項(xiàng) 目 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)5＃ 7＃ 10＃運(yùn)動(dòng)粘度（40℃） m2/s 14 / 48 白礦油對(duì)甲酚和二甲苯有極好的溶解性，可完全互溶，因而采用白礦油為吸收劑非常容易吸收甲酚和二甲苯，吸收率可達(dá) 96%以上。二甲苯的沸點(diǎn)為 ℃、甲酚的沸點(diǎn)為 191℃，而白礦油的沸點(diǎn)為 ℃，白礦油與甲酚和二甲苯的沸點(diǎn)相差較大，因而白礦油易與二甲苯和甲酚進(jìn)行分離。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。 蒸發(fā)分離工藝 吸收劑白礦油與廢氣經(jīng)過(guò)充分接觸后，可將廢氣中 96%溶劑回收至吸收劑中，但是由于處理量較少，故采用間隙生產(chǎn)。吸收劑白礦油儲(chǔ)存在吸收劑灌內(nèi)，經(jīng)循環(huán)多次使用后，吸收劑白礦油內(nèi)有機(jī)溶劑（二甲苯，甲酚）的含量達(dá)一定程度時(shí)，將其通過(guò)減壓降膜蒸發(fā)器，二甲苯的沸點(diǎn)為℃、甲酚的沸點(diǎn)為 191℃，而白礦油的沸點(diǎn)為 ℃，白礦油與甲酚和二甲苯的沸點(diǎn)相差較大，將空氣冷凝后 325℃左右廢氣作為熱源，通過(guò)減壓蒸發(fā)，可很容易將二甲苯，甲酚蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)分離。然后再將分離后的吸收劑白礦油送回儲(chǔ)罐，繼續(xù)吸收。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。 吸附排廢工藝 經(jīng)白礦油吸收后的尾氣中甲酚和二甲苯已近微量，由于活性碳適合吸附低濃度廢氣，故將此尾氣再通過(guò)活性碳吸附器后可達(dá)標(biāo)排放。定期對(duì)吸附器中的活性碳進(jìn)行更換，以保證廢氣質(zhì)量 。閃點(diǎn)（開(kāi)口）不低于 ℃ 110 130 140 傾點(diǎn)，不高于 ℃ 5 5 5 顏色，不低于 賽氏號(hào) +25 +25 +25腐蝕試驗(yàn)（級(jí)） 100℃、3H 1 1 1水 份 %　 無(wú) 無(wú) 無(wú)15 / 483 主要設(shè)備論證及選型 換熱器 換熱器是石油，化工，食品等其他工業(yè)必備通用設(shè)備，在生產(chǎn)中占有重要地位化工生產(chǎn)中換熱器可作為加熱器，冷卻器，冷凝器，蒸發(fā)器和再沸器。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。 換熱器類(lèi)型 (1) 夾套式換熱器 這種類(lèi)型的換熱器是在容器外壁安裝夾套制成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是傳熱系數(shù)不高。夾套式換熱器廣泛應(yīng)用于反應(yīng)過(guò)程的加熱和冷卻。 (2) 沉浸式蛇管換熱器 這種換熱器是將金屬管彎繞成各種與容器相適應(yīng)的形狀，并沉浸在容器內(nèi)的液體。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。 (3) 噴淋式換熱器 這種換熱器是將換熱管成排的固定在鋼架上，熱流體在關(guān)內(nèi)流動(dòng)，冷卻水從上方噴淋而下。其傳熱效果較沉浸式大有