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正文內(nèi)容

漆包線生產(chǎn)中揮發(fā)性有機溶劑回收工藝(編輯修改稿)

2024-07-19 16:13 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ]。 處理方法分析 國內(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、組成和停留時間有關(guān),如某漆包線廠的含苯系物的烘干廢氣通過 Pt 催化劑床層,在 580℃、停留時間 1s 的條件下,被氧化成 CO2 和 H2O,出口氣中 VOC 可達到排放標(biāo)準(zhǔn)。催化燃燒溫度相對低,節(jié)省燃料,但催化劑的價格高,且不能處理含塵氣體,使用一段時間后要進行清理,出去表面附著物,延長使用壽命。 (2) 稀釋法將少量的廢溶劑油用大量的廢水稀釋,在達到污水生化指標(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)。這種做法浪費大量的水資源并且容易造成嚴重的水體污染。水是人類不可或缺的資源,我國北方多數(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,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,大大減少廢棄物體積,但是焚燒方法要達到標(biāo)準(zhǔn),其工藝要求非常嚴格,燃燒氣體停留時間與溶劑成分、燃燒溫度和去除率有關(guān)。對于 98%去除率,未鹵代物在 900℃時停留時間為 ,鹵代物在 1100℃時需要停留時間 1s,對于 99%去除率,未鹵代物,如停留時間為 則要求燃燒溫度 980℃,鹵代物如控制停留時間 1s 則需要 1200℃,有些廢溶劑油中的復(fù)雜有機物需要焚燒溫度達到 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;焚燒工藝不達標(biāo)將產(chǎn)生更為嚴重的二惡英污染以及煙塵粉塵污染,這給周圍環(huán)境帶來巨大壓力,而目前國內(nèi)出于經(jīng)濟考慮,大部分焚燒爐都不達標(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,在處理時要考慮廢氣與空氣的混合方式,一般空氣過量系數(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回收 VOC 廢氣中的有機溶劑,可減少污染并有一定的經(jīng)濟效益。對于回收困難的廢氣可采用焚燒法進行處理。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。通過采用選擇性吸附劑、選擇性膜滲透來分離回收有機溶劑的。(1) 冷凝法冷凝法是將廢氣冷卻到露點溫度以下,使有機物冷凝成液滴而分離出來的簡單回收方法。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廢氣回收處理。回收率與有機物的沸點有關(guān),沸點越高,回收率越高。大部分 VOC 受爆炸極限的限制,氣體中含量不會太高,因此該技術(shù)一般作為一級處理技術(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是吸附于脫附在同一床層上實現(xiàn),為保證吸附過程的連續(xù)性,需 2 臺及以上的吸附器同時工作,其中一些吸附器進行吸附同時,另一些進行再生?;钚蕴康膽?yīng)用最為廣泛,由于其易吸附水,不實用于溫度高于 40℃,氣體相對濕度超過 50%的氣體吸附處理,也不適用于活性大的熔劑的吸附,該類有機物在活性炭表面反應(yīng)而堵塞碳孔?;钚蕴坷w維是以有機化合纖維為原料經(jīng)特殊加工制成。是很細的纖維狀物質(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物接觸,更易于吸附低濃度 VOC。由于吸附能力強,吸附裝置小,吸附劑用量低,處理費用低。 ② 流動床吸附法11 / 48 流動床吸附系統(tǒng)有吸附單元和脫附單元組成。廢氣有吸附床底部進入向上流動使吸附劑流態(tài)化,VOC 與吸附劑接觸后吸附,凈化的廢氣由頂部排出,進入脫附單元。在脫附單元內(nèi)加熱吸附劑使有機物脫附,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 濃縮輪是一個裝滿吸附劑的旋轉(zhuǎn)輪,廢氣由輪上游側(cè)進入濃縮輪的吸附區(qū),凈化后的廢氣由下游排出;同時另一股流量較小,溫度較高的脫附氣超廢氣反方向進入脫附區(qū),將已吸附的 VOC 脫附出來。濃縮輪以一定的速度緩慢旋轉(zhuǎn),在一個系統(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物都可以從氣相轉(zhuǎn)移到液相中,然后對吸收液處理。當(dāng)吸收液為水是采用精餾處理就可以回收有機溶劑;為非水時,需進行吸收劑再生。 (4) 膜分離 膜分離技術(shù)是采用對有機物有選擇性透過的高分子膜,在一定壓力下是 VOC 滲透而分離。當(dāng)廢氣進去系統(tǒng)后,膜選擇性的讓 VOC 氣體通過而被富集,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)費用與進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,有較高回收價值的有機溶劑回收,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回收廢溶劑油中的主要成分,其工藝通過降低塔釜內(nèi)壓強來降低溶劑揮發(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)時能耗大,投入較大,該方法存在缺點較為明顯。前兩種處理方法浪費了廢溶劑油中具有經(jīng)濟價值的二甲苯,第三種方法則浪費了大量的能源,均無法有效地實現(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回收工業(yè)廢溶劑油中的二甲苯是一個亟待解決的問題 [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)濟條件等。 由于碳吸收技術(shù)簡單有效,使其成為 VOC 回收的首選技術(shù),當(dāng)此法不合適時,可考慮采用冷凝、膜分離、吸收技術(shù)。一般來講,當(dāng) VOC 含量為 5%~10%時,首選冷凝法;當(dāng) VOC 含量為%~5%時,選用膜分離技術(shù);當(dāng) VOC 含量低于 %時,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 5103 的有機廢氣處理,含量太高設(shè)備不安全,需在吸附前進行稀釋,且顆粒碳不適于處理含酮、酯的氣體?;钚蕴坷w維和沸石擴大了吸附法的應(yīng)用范圍。碳吸附技術(shù)也受某些限制,如廢氣濕度不超過 50%,使用時溫度不高于 40℃.對于過低濃度 VOC 廢氣處理可用濃縮輪技術(shù)再結(jié)合其他方法進行有機溶劑回收 [12]。 設(shè)計任務(wù) 本設(shè)計為年產(chǎn) 500t 漆包線生產(chǎn)中的廢氣回收工段設(shè)計。本設(shè)計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。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。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程及工藝選擇 漆包線涂漆后經(jīng)過焙爐烘烤,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溶劑冷凝成液體或通過吸收劑和吸附設(shè)備從廢氣中分離,而達到凈化的目的。下面分別對其中工藝進行論證。 本設(shè)計工藝路線祥述 如附圖 A1 工藝流程圖所示,首先將排出的高溫廢氣經(jīng)過一個空氣冷凝換熱器,與冷空氣進行熱交換,將被加熱的冷空氣通入焙爐,并將繼續(xù)通過水冷凝器,由冷水冷卻到 30℃左右,實現(xiàn)廢氣中大部分有機溶劑的液化,收集并儲存;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,有機溶劑的含量已經(jīng)極少,再通過吸附器完成凈化。由于處理量較少,吸收劑的解吸采用間隙處理,待一段時間,吸收劑中有機溶劑含量達到一定程度的時候,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 191℃)和二甲苯(沸點 ℃) ,沸點較高,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)、逆流換熱對其進行冷卻,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。這部分熱氣流進入烘膛后,使烘膛中熱對流加劇,溫度則更加趨于均勻一致。同時,由于該熱空氣的溫度在 300℃左右,比漆包機中心溫度 600℃要低,就使得漆包機的蒸發(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)過快而產(chǎn)生針孔等不良現(xiàn)象,對進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量起到重要作用。另外經(jīng)過降溫后的 325℃左右的廢氣可通過間隙處理膜蒸發(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)冷后的廢氣進一步用水進行冷卻,可將溫度降低至約 35~45℃,因為甲酚和二甲苯的沸點都比較高,在此過程中,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溶劑進行吸收處理。經(jīng)大量實驗研究,選用 5白礦油(沸點 ℃)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,無色、無味,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 目 計量標(biāo)準(zhǔn)5# 7# 10#運動粘度(40℃) m2/s 14 / 48 白礦油對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 96%以上。二甲苯的沸點為 ℃、甲酚的沸點為 191℃,而白礦油的沸點為 ℃,白礦油與甲酚和二甲苯的沸點相差較大,因而白礦油易與二甲苯和甲酚進行分離。白礦油循環(huán)吸收一定時間后,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行分離。 蒸發(fā)分離工藝 吸收劑白礦油與廢氣經(jīng)過充分接觸后,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)有機溶劑(二甲苯,甲酚)的含量達一定程度時,將其通過減壓降膜蒸發(fā)器,二甲苯的沸點為℃、甲酚的沸點為 191℃,而白礦油的沸點為 ℃,白礦油與甲酚和二甲苯的沸點相差較大,將空氣冷凝后 325℃左右廢氣作為熱源,通過減壓蒸發(fā),可很容易將二甲苯,甲酚蒸發(fā),實現(xiàn)分離。然后再將分離后的吸收劑白礦油送回儲罐,繼續(xù)吸收。而蒸發(fā)的有機溶劑(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,故將此尾氣再通過活性碳吸附器后可達標(biāo)排放。定期對吸附器中的活性碳進行更換,以保證廢氣質(zhì)量 。閃點(開口)不低于 ℃ 110 130 140 傾點,不高于 ℃ 5 5 5 顏色,不低于 賽氏號 +25 +25 +25腐蝕試驗(級) 100℃、3H 1 1 1水 份 %  無 無 無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)計采用間壁式換熱器。 換熱器類型 (1) 夾套式換熱器 這種類型的換熱器是在容器外壁安裝夾套制成,結(jié)構(gòu)簡單,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)點是結(jié)構(gòu)簡單,能承受高壓,可耐腐蝕材料制造;其缺點是容器內(nèi)液體湍動程度低,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,冷卻水從上方噴淋而下。其傳熱效果較沉浸式大有
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