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“工艺压缩机(C)+冷凝(R)+分离膜(M)”复合工艺实现VOCs的源头回收

  • 时间: 2024-08-23 13:32:00 来源:www.rectec.com.cn 作者:sp_admin
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1、工艺设计理念

    我们用工艺压缩机(C)+冷凝(R)+分离膜(M)的装置,简称为CRM装置的复合工艺实现VOCs的源头回收,工艺压缩机为VOCs分离膜提供膜分离所需要的压差动力。在讨论膜分离技术时,我们常常听到“浓差极化”这个名词,还是用二氯甲烷有机蒸气来解释这个概念。

    我们说到二氯甲烷在膜的出气侧扩散出来。很快,出气侧的二氯甲烷浓度高于进气侧的浓度,也就是说,进/出气两侧的二氯甲烷浓度发生了逆转,原来高浓度的进气侧,现在浓度比出气侧低了。在这样浓度条件下,出气侧的二氯甲烷会聚焦、滞留。甚至,会反过来向进气侧扩散,这就是“浓差极化”。

    解决“浓差极化”的有效手段主要有两条,一是膜的通道设计,要流畅,让“扩散”后的二氯甲烷及时往下游流动。二是提高膜两侧的压力,给气体一定的动力。但是,采用膜后增加真空泵的工艺措施是对“浓差极化”概念望文生义后,采取的粗暴工艺手段。即增加了额外的动力设备,又增加了气体循环的工艺复杂性。不可取的是,它掩盖了真正要解决的问题。一句话,在单级压缩能解决的条件下,一台工艺压缩机就够了。

2、工艺压缩机:在整体工艺中的作用

    (1)提高冷凝工艺的处理效率

    常压冷凝时,有机溶剂蒸气的压力就是0.1Mpa(绝压),我们设定此时的冷凝效率是10%,即有10%的有机溶剂蒸气在此温度和压力下被冷凝为有机溶剂液体,气体变为液体后析出。若此时温度不变,我们添加一台工艺压缩机,给有机溶剂蒸气增压到0.9Mpa(绝压),冷凝效率就会提高9倍,达到90%。

    (2)膜作用实现的必要条件

    给分离膜提供动力,在分离膜的两侧产生压力差,让气体透过分离膜。我们也许会有这样一些想法:不要工艺压缩机,因为压缩机太耗能了。能不能用一台低压离心风机,稍稍给点压力,就能让气体透过膜去?或者,还有一种思路,用一台真空泵在膜的出气侧抽一抽,就能让气体透过膜去?回答是NO! 我举一个日常生活中的小例子。节假日里,孩子们喜欢的气球是用氢气灌冲的,因为氢气比空气要轻,所以,它能飞的很高。我们也知道氢气的分子很小,渗透性极强,但是,氢气就是不能透过那层薄薄的气球“膜”,为什么呢?因为压力不够啊!如果将气球内的压力增高,氢气的泄露量就会增大。在气球没有被你捏爆炸前,你捏的劲越大,球瘪的就越快。你不捏它,它就一直飘在你的房间顶上,气你!所以,气体分离膜的选择性动力必须来自工艺压缩机。

3、多组分、复杂性废气解决思路及公用工程相关问题

    工艺压缩机(C)+冷凝(R)+VOCs分离膜(M)的CRM有机溶剂源头回收治理装置的适用场景在于源头回收。大部分冷凝下来的有机溶剂溶液除水、提纯后是可以回用的。所以,源头回收的好处是回收的溶剂组份相对单一。精细化工和原料药生产企业来气相对复杂。

    (1)酸性气体工况

    来气中含有酸性气体,比如四氢呋喃有机溶剂蒸气中混有氯化氢(HCL)。

    (2)碱性气体工况

    来气中含有碱性气体,比如二氯甲烷有机溶剂蒸气中混有氨气(NH3)。需要在CRM工艺设备之前增加碱洗、酸洗和水洗工艺,去除来气中的酸、碱性气体,使来气保持中性,即PH值为7左右。

    (3)腐蚀性气体工况

    CRM装置是一套运行精度相对较高的工艺装备。来气中的腐蚀性化合物,会腐蚀压力管道和换热器;来气中的颗粒物,粘性杂质会堵塞过滤器;或黏附在换热器表面,使换热器失效。在我们设备应用的某个场景中,CRM装置没有安装在有机溶剂蒸气产生的源头,而是安装在废气回收的末端总管上,合同签订前,我们和客户的技术交流不严谨、不细致。原来为处理苯系有机溶剂蒸气的CRM装置,却接受了大量乙硫醇化合物,造成工艺压缩机的严重腐蚀。给合作双方都带来了不必要的损失。

    (4)公用工程配套相关问题

    合格公用工程条件是CRM装置稳定运行的基础。公用工程的内容包括水、电、气的供应。出问题的多半在水上。

    ■ 水温不达标,CRM系统需要的水温有小于32℃-37℃的循环水,7℃的冷却水,以及小于-10℃的冷冻(冰盐)水。经常发生的情况是,温度小于32℃-37℃的循环水水温超过37℃,且水中杂质多,造成水过滤器堵塞或者换热器结垢失效。

    ■ 7℃冷冻水也因为温度不能保证在7℃以下,影响了工艺压缩机的工作效率。

    ■ -10℃冷冻(冰盐)水与CRM装置中其它不锈钢材质换热器之间,要增加一个中间换热器。冷冻(冰盐)水中含有盐,对我们装置中的不锈钢材料,如换热管,有很强的腐蚀性。

    ■公用工程中的仪表风是气动阀门的动力源,仪表风必须是压力稳定的、气体洁净的压缩气体。气路中的冷凝水要安装自动排水阀及时排出,防止水堵造成压力不足,影响气动阀门的正常工作。

    我们的许多客户,许多设计院所的专家、学者都在有机溶剂废气治理领域里积累了丰富的经验。废气治理不能只靠单一的治理工艺,不能只靠一家企业的专利技术。废气治理技术是多种工艺手段,多种专有、专利技术的融合和集成。一家成功实现废气治理达标的施工企业都只是融合和集成技术的实施者(图一 环保工程总承包贰级资质)。我们的CRM装置也只是有机溶剂废气回收、治理工艺链上的一个工艺段。

图一 环保工程总承包贰级资质

4、CRM+吸附系统:废气处理一体式解决方案

    (1)CRM装置:实现末端治理工艺的预处理

    有机溶剂废气治理的目标,是废气的达标排放。排放是关键!末端治理设施不能像驮碑的貔貅一样只有进的,没有排出去的。承担达标功能的工艺手段主要是高温氧化(燃烧)法和吸附法。相对于他们,我们的CRM装置只是一段“预处理”的工艺,目的是减少进入高温氧化(燃烧)装置和吸附装置的有机溶剂废气浓度,减低末端达标治理装置的工作负荷,为了实现长期、稳定的排放达标!

    (2)吸附系统-联合CRM装置:具备再生功能

    高温氧化(燃烧)技术不需要再生工艺。但是对吸附法而言,吸附了有机溶剂蒸气的吸附剂需要再生处理,循环利用。在工作流程中,吸附剂一直在吸附有机溶剂蒸气,吸附剂上吸附的有机溶剂浓度不断提高,逐渐达到吸附剂的吸附饱和点,需要将吸附剂再生处理。我们会将吸附在吸附剂上的有机溶剂蒸气,这时的浓度也相对较高的,用真空泵抽吸出来,并将这股浓度较高的有机溶剂蒸气送到我们的CRM装置中,加压、液化,使吸附装置中的吸附剂得到再生。

    工艺压缩机(C)+冷凝(R)+VOCs分离膜(M)的(CRM)有机溶剂源头回收治理装置只是众多废气治理工艺中的一种,和RTO工艺、活性炭工艺相比它只是一种“小工艺”。我们可以为它找到工艺适用的“大场景”,但是,它依然只是一种较为精细的中、高浓度有机废气回收工艺。

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