基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種有機廢氣回收方法，特別是涉及一種基于冷凝-萃取法有機廢氣 回收方法。屬于廢氣回收方法技術領域。
【背景技術】
[0002] 我國目前大氣污染嚴重，而工業廢氣是大氣污染的重要來源。在工業廢氣中最難 處理的是有機廢氣。有機廢氣的大量排放，一方面給人體健康帶來嚴重威脅，另一方面會引 起資源的浪費。有機廢氣的排放不僅污染環境，還對給企業、國家造成巨大的經濟損失。我 國環境保護"十二五"規劃明確指出，需加強揮發性有機污染物和有毒廢氣的控制。加強石 化行業生產、輸送和存儲過程揮發性有機污染物排放控制。鼓勵使用水性、低毒或低揮發性 的有機溶劑，推進精細化工行業有機廢氣污染治理，加強有機廢氣回收利用，實施加油站、 油庫和油罐車的油氣回收綜合治理工程。開展揮發性有機污染物和有毒廢氣監測，完善重 點行業污染物排放標準。嚴格污染源監管，減少含汞、鉛和二噁英等有毒有害廢氣排放。
[0003] 針對以上問題，現有技術中主要以消除法和回收法處理有機廢氣，這兩種方法具 有如下缺點： 1)消除法主要是通過化學或生化反應，用熱、光、催化劑或微生物將有機物轉變為二氧 化碳和水等無毒物質。其主要包括：利用RT0(蓄熱式熱力焚化爐英文名為"Regenerative ThermalOxidizer"，故簡稱為"RT0"）、微生物治理、低溫等離子、UV光解（紫外光，英文名 為'ultraviolet"，簡稱"UV"，故為紫外光光解）、催化燃燒、電化學氧化、臭氧分解法、微波 催化氧化及脈沖電暈法等。該類方法僅能在一定程度上解決有機廢氣的污染問題，減少有 害物質的排放（部分技術可實現余熱回收），但不能實現有機廢氣的循環利用，企業、國家 資源浪費導致生產成本高的問題并未得到根本解決。故該類技術只能針對無回收價值有機 廢氣的處理，或作為有機廢氣回收項目的輔助手段。
[0004] 2)回收法主要是通過物理的方法，在一定溫度、壓力下采用選擇性吸附劑、吸收劑 及滲透膜等分離揮發性有機化合物，其主要方法包括：吸收法、吸附法、冷凝法及膜分離法 等。回收法通過對有機廢氣吸收，并加以利用，是一種同時兼顧綠色環保與經濟效益的措 施，在環境保護、企業發展以及國民經濟的提升方面扮演著重要角色。
[0005] 在幾種有機廢氣回收方法中其缺點如下： A)吸附法：利用吸附劑的多孔結構，捕獲V0C(揮發性有機物化合物，英文是"volatile organiccompounds"，簡稱為"V0C"，環保意義上的定義是指活潑的一類揮發性有機物，即 會產生危害的那一類揮發性有機物）。該方法可適用于大風量、中低濃度、低濕、低溫V0C的 環境中。雖然其工藝成熟、凈化較徹底，但是吸附環己酮等酮類有機廢氣時易引起炭床起火 燃燒，并且不耐高溫、不耐濕、脫附能耗高、設備龐大、工藝較復雜、廢氣中的雜質易引起吸 附劑中毒、吸附劑再生困難、引起二次污染。
[0006] B)冷凝法：通過降低系統溫度或提高系統壓力，使處于過飽和狀態的V0C冷凝。該 方法適用于小風量、高沸點、高濃度V0C的有機廢氣。雖然其理論凈化程度、所需設備和操 作條件較簡單、回收物較純凈，但是傳統冷凝法投資較大、能耗較高、低溫冰堵、二次污染、 實際使用不經濟。
[0007] C)膜分離：根據氣體中各組分透過膜的速率差異，實現有機物的選擇性滲透和分 離。該方法適用于高濃度V0C的有機廢氣。雖然分離效果好、操作簡單、控制方便，但是滲 透膜易被污染、運行成本高。
[0008] D)吸收法：利用吸收劑與V0C的相似相溶原理達到實現V0C的回收。該方法適用 于大風量、中低濃度、低溫V0C的有機廢氣。雖然工藝簡單成熟、管理方便、運行成本低，但 是凈化效率稍低、消耗吸收劑、引起二次污染。
[0009] 其中，吸附法應用最為廣泛，為克服的缺點，相關企業采用熱穩定性優異且不易燃 的憎水性沸石吸附劑代替活性炭吸附劑，同時采用氮氣脫附或減壓脫附代替水蒸氣脫附， 降低運行能耗，但該技術仍未得到廣泛的工業應用。
[0010] 傳統冷凝法，因其投資大、能耗高、存在低溫冰堵、且只針對高濃度有機廢氣等問 題較少應用于有機廢氣的高度凈化，其主要用于其它回收方法的預操作。有企業采用閉式 循環冷凝回收技術突破了冷凝法只能運用于高濃度有機廢氣處理的傳統技術，但冷凝時存 在低溫冰堵的問題仍未得到根本解決。且回收的有機溶劑遠未達到回用的標準，需要加工 后才可投入使用。
[0011] 為此，需要設計一種基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法。具有不產生低溫冰堵， 且回收的有機溶劑的含水量達到回用標準的特點。
【發明內容】
[0012] 本發明的目的，是為了解決現有技術中，冷凝法存在低溫冰堵，且回收的有機溶 劑遠未達到回用的標準，需要加工后才可投入使用的問題。提供一種基于冷凝-萃取法有 機廢氣回收方法，在傳統閉式循環冷凝法的基礎上，通過向系統中添加適量兼具防凍和萃 取能力的溶劑，實現高效換熱，冷量、殘余有機廢氣及工業氣體的三重循環，解決了傳統 冷凝法能耗較高及僅適用于高沸點有機廢氣回收的問題；選擇兼具優良萃取能力的防凍 液，解決低溫冰堵與所回收有機溶劑含水量超標的問題。
[0013] 本發明的目的可以通過采取以下技術方案達到： 一種基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法，包括廢氣濃度調整步驟、分步預冷步驟、深 冷步驟、循環步驟、除冰或除霜步驟、萃取步驟、萃取劑回收步驟，其方法特點是： 1) 廢氣濃度調整步驟是基于客戶端有機廢氣濃度和國標所規定廢氣濃度的安全標 準，采用加大或減小風量的方式調整客戶端有機廢氣的濃度，確保有機廢氣濃度在國標所 限定的濃度范圍之內，保證系統的安全； 2) 分步預冷步驟是將調整濃度后的有機廢氣的溫度依次降至第一溫度界面（高于室 溫）、室溫及〇°C，逐步冷凝廢氣中絕大部分的水蒸氣；通過逐步降溫，降低每一次降溫時所 需的冷量以及出現結冰堵塞的可能性，在此步中，由于不同有機廢氣的蒸汽壓、爆炸下限 以及水溶性各不相同，故設備的工藝結構及相應的后續處理方式應視具體情況而定； 3) 深冷步驟是將步驟2)的有機廢氣進一步降溫，以此回收絕大部分有機廢氣； 4) 循環步驟是有機廢氣在步驟2)與步驟3)之間循環流動； 5) 除冰或除霜步驟是在步驟3)中產生的冰或霜通過添加防凍液及時有效地去除，避 免冰堵的發生，保證設備的正常運轉； 6) 萃取步驟是在步驟3)中的有機廢氣加入可萃取水分的萃取劑； 7) 萃取劑回收步驟是將步驟6)中的萃取劑水溶液濃縮，循環利用萃取劑。
[0014]本發明的目的還可以通過以下技術方案達到： 作為一種優選方式，步驟6)中針對水溶性較差的有機廢氣，添加具備兼顧防凍與對水 有強萃取能力的萃取劑。
[0015]作為另一種優選方式，步驟6)中針對與水互溶的有機廢氣，添加對水有強萃取能 力的萃取劑。
[0016]作為第三種優選方式，步驟5)中所添加防凍液對水分具有良好的萃取能力，以降 低回收的萃取劑含有的水分。
[0017]作為第四種優選方式，步驟7)中采用減壓蒸餾或萃取蒸餾或加鹽萃取蒸餾對萃 取劑水溶液進行濃縮，將含有的少量水分除去，萃取劑水溶液及時循環使用。
[0018]本發明具有如下突出的有益效果： 1. 基于冷凝-萃取法有機廢氣回收方法采取相對閉式循環系統的操作方式，有如優 點：⑴增大待處理有機廢氣的濃度，以此提高有機廢氣的回收率，（2).盡可能地減少有機 廢氣的無組織揮發，減少其排放； 2. 采取相對閉式循環系統的操作方式，減少系