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应用分析:吸附法的优点在于去除效率高、能耗低、工艺成熟、脱附后溶剂可回收。缺点在于设备庞大,流程复杂,投资后运行费用较高。此外活性炭吸附中,炭在蒸气再生过程产生的冷凝液经回收VOCs后排放,可能造成二次污染,在使用方法处理VOCs时对废液须有处理措施。
我国相关单位自2008年开始活性炭吸附惰性气体循环脱附分流回收技术的工程示范,通过多个工程的持续改进已在解决气体循环加热与冷却回收间矛盾,脱附过程安全性、脱附过程能源的综合利用等方面取得突破,形成了稳定可靠的循环脱附分流回收技术工艺及装备体系。与传统的蒸气脱附不同,活性炭吸附惰性气体循环脱附分流回收技术采用惰性气体作为传热和脱附的介质,配合装置中的预处理脱水系统,回收有机溶剂液体中水分的含量很低,部分情况下可直接返回生产工艺回用,对于水溶性较大的溶剂更具回收优势。同时由于不像传统的蒸气再生系统那样需要较多量的水蒸气作为动力输送蒸气并在后续冷凝器中被冷凝而消耗,系统的总体能耗较低。另外由于采用气体脱附回收,对于一些通常操作条件下易水解或水蒸气脱附较困难的沸点较高的有机气体组分也有良好的脱附回收效果。气体循环脱附分流回收吸附净化工艺装置能对大多数种类有机污染气体中的有机物进行回收,同时实现达标排放。
活性炭吸附惰性气体循环脱附分流回收技术对有机气体成分的净化回收效率一般大于90%,也可达95%以上。单位投资大致为9~24万元/千(m3h-1),回收有机物的成本大致为700~3000元/吨,投资回收年限在2~5年。该技术通过5年的开发示范,目前已成熟、稳定,可实现自动化运行。但由于有机气体处理设备安全设施配置要求较高等因素、投资费用相对一般的环保净化设备较高。该技术适用于石油,化工及制药工业,涂装、印刷、涂布,漆包线、金属及薄膜除油,食品,烟草,种子油萃取工业及其他使用有机溶剂或C4-C12石油烃的工艺过程。
c)冷凝法:适合处理高浓度的VOCs,但成本高昂
原理:对于高浓度VOCs,可以使其通过冷凝器,气态的VOCs降低到沸点以下,凝结成液滴,再靠重力作用落到凝结区下部的贮罐中,从贮罐中抽出液态VOCs,就可以回收再利用。
适用范围:适合处理气体流量一般为600-120000m3/h、浓度为5000-12000×10-6ml/m3的VOCs,去除率为50%-90%。为了增大VOCs与溶剂的吸收率和接触面积,这个过程通常都在装有填料的吸收塔中完成。
优缺点:这种方法对于高浓度、须回收的VOC具有较好的经济效益。然而,采用该法回收VOC,要获得高的回收率,系统就需要较高的压力和较低的温度,故常将冷凝系统与压缩系统结合使用,设备费用和操作费用较高,适用于高沸点和高浓度VOCs的回收。该法一般不单独使用,常与其它方法(如吸附、吸收、膜法分离等)联合使用。
d)膜分离:设备简单,无二次污染。对成分复杂VOCs去除效果较差
原理:膜分离是一种新的高效分离方法。图8表示的是膜分离流程原理示意图,装置的中心部分为膜元件,常用的膜元件有平板膜、中空纤维膜和卷式膜,又可分为气体分离膜和液体分离膜等。以气体膜分离技术为例,其原理是:利用有机蒸气与空气透过膜的能力不同,使二者分开。其过程分为两步:首先压缩和冷凝有机废气,而后进行膜蒸汽分离,含VOCs的有机废气进入压缩机,压缩后物流进入冷凝器中冷凝,冷凝下来的液态VOC即可回收;物流中未凝部分通过分离,分成两股物流,渗透物流含有VOCs,返回压缩机进口,未透过的去除了VOCs的物流(净化后的气体)从系统排出。为保证渗透过程的进行,膜的进料侧压力需高于渗透后物流侧的压力。
适用范围:合用于处理较浓的物流,即VOCs浓度大于1000x10-6ml/m3的气体,系统的费用与进口流速成正比,与浓度则关系不大。
优缺点:设备简单,运行维护费用低,无二次污染,但是对成分复杂的废气或难以降解的VOC,去除效果较差。
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