基于冷凝-萃取法有机废气回收方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机废气回收方法，特别是涉及一种基于冷凝-萃取法有机废气 回收方法。属于废气回收方法技术领域。
【背景技术】
[0002] 我国目前大气污染严重，而工业废气是大气污染的重要来源。在工业废气中最难 处理的是有机废气。有机废气的大量排放，一方面给人体健康带来严重威胁，另一方面会引 起资源的浪费。有机废气的排放不仅污染环境，还对给企业、国家造成巨大的经济损失。我 国环境保护"十二五"规划明确指出，需加强挥发性有机污染物和有毒废气的控制。加强石 化行业生产、输送和存储过程挥发性有机污染物排放控制。鼓励使用水性、低毒或低挥发性 的有机溶剂，推进精细化工行业有机废气污染治理，加强有机废气回收利用，实施加油站、 油库和油罐车的油气回收综合治理工程。开展挥发性有机污染物和有毒废气监测，完善重 点行业污染物排放标准。严格污染源监管，减少含汞、铅和二噁英等有毒有害废气排放。
[0003] 针对以上问题，现有技术中主要以消除法和回收法处理有机废气，这两种方法具 有如下缺点： 1)消除法主要是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物将有机物转变为二氧 化碳和水等无毒物质。其主要包括：利用RT0(蓄热式热力焚化炉英文名为"Regenerative ThermalOxidizer"，故简称为"RT0"）、微生物治理、低温等离子、UV光解（紫外光，英文名 为'ultraviolet"，简称"UV"，故为紫外光光解）、催化燃烧、电化学氧化、臭氧分解法、微波 催化氧化及脉冲电晕法等。该类方法仅能在一定程度上解决有机废气的污染问题，减少有 害物质的排放（部分技术可实现余热回收），但不能实现有机废气的循环利用，企业、国家 资源浪费导致生产成本高的问题并未得到根本解决。故该类技术只能针对无回收价值有机 废气的处理，或作为有机废气回收项目的辅助手段。
[0004] 2)回收法主要是通过物理的方法，在一定温度、压力下采用选择性吸附剂、吸收剂 及渗透膜等分离挥发性有机化合物，其主要方法包括：吸收法、吸附法、冷凝法及膜分离法 等。回收法通过对有机废气吸收，并加以利用，是一种同时兼顾绿色环保与经济效益的措 施，在环境保护、企业发展以及国民经济的提升方面扮演着重要角色。
[0005] 在几种有机废气回收方法中其缺点如下： A)吸附法：利用吸附剂的多孔结构，捕获V0C(挥发性有机物化合物，英文是"volatile organiccompounds"，简称为"V0C"，环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即 会产生危害的那一类挥发性有机物）。该方法可适用于大风量、中低浓度、低湿、低温V0C的 环境中。虽然其工艺成熟、净化较彻底，但是吸附环己酮等酮类有机废气时易引起炭床起火 燃烧，并且不耐高温、不耐湿、脱附能耗高、设备庞大、工艺较复杂、废气中的杂质易引起吸 附剂中毒、吸附剂再生困难、引起二次污染。
[0006] B)冷凝法：通过降低系统温度或提高系统压力，使处于过饱和状态的V0C冷凝。该 方法适用于小风量、高沸点、高浓度V0C的有机废气。虽然其理论净化程度、所需设备和操 作条件较简单、回收物较纯净，但是传统冷凝法投资较大、能耗较高、低温冰堵、二次污染、 实际使用不经济。
[0007] C)膜分离：根据气体中各组分透过膜的速率差异，实现有机物的选择性渗透和分 离。该方法适用于高浓度V0C的有机废气。虽然分离效果好、操作简单、控制方便，但是渗 透膜易被污染、运行成本高。
[0008] D)吸收法：利用吸收剂与V0C的相似相溶原理达到实现V0C的回收。该方法适用 于大风量、中低浓度、低温V0C的有机废气。虽然工艺简单成熟、管理方便、运行成本低，但 是净化效率稍低、消耗吸收剂、引起二次污染。
[0009] 其中，吸附法应用最为广泛，为克服的缺点，相关企业采用热稳定性优异且不易燃 的憎水性沸石吸附剂代替活性炭吸附剂，同时采用氮气脱附或减压脱附代替水蒸气脱附， 降低运行能耗，但该技术仍未得到广泛的工业应用。
[0010] 传统冷凝法，因其投资大、能耗高、存在低温冰堵、且只针对高浓度有机废气等问 题较少应用于有机废气的高度净化，其主要用于其它回收方法的预操作。有企业采用闭式 循环冷凝回收技术突破了冷凝法只能运用于高浓度有机废气处理的传统技术，但冷凝时存 在低温冰堵的问题仍未得到根本解决。且回收的有机溶剂远未达到回用的标准，需要加工 后才可投入使用。
[0011] 为此，需要设计一种基于冷凝-萃取法有机废气回收方法。具有不产生低温冰堵， 且回收的有机溶剂的含水量达到回用标准的特点。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的，是为了解决现有技术中，冷凝法存在低温冰堵，且回收的有机溶 剂远未达到回用的标准，需要加工后才可投入使用的问题。提供一种基于冷凝-萃取法有 机废气回收方法，在传统闭式循环冷凝法的基础上，通过向系统中添加适量兼具防冻和萃 取能力的溶剂，实现高效换热，冷量、残余有机废气及工业气体的三重循环，解决了传统 冷凝法能耗较高及仅适用于高沸点有机废气回收的问题；选择兼具优良萃取能力的防冻 液，解决低温冰堵与所回收有机溶剂含水量超标的问题。
[0013] 本发明的目的可以通过采取以下技术方案达到： 一种基于冷凝-萃取法有机废气回收方法，包括废气浓度调整步骤、分步预冷步骤、深 冷步骤、循环步骤、除冰或除霜步骤、萃取步骤、萃取剂回收步骤，其方法特点是： 1) 废气浓度调整步骤是基于客户端有机废气浓度和国标所规定废气浓度的安全标 准，采用加大或减小风量的方式调整客户端有机废气的浓度，确保有机废气浓度在国标所 限定的浓度范围之内，保证系统的安全； 2) 分步预冷步骤是将调整浓度后的有机废气的温度依次降至第一温度界面（高于室 温）、室温及〇°C，逐步冷凝废气中绝大部分的水蒸气；通过逐步降温，降低每一次降温时所 需的冷量以及出现结冰堵塞的可能性，在此步中，由于不同有机废气的蒸汽压、爆炸下限 以及水溶性各不相同，故设备的工艺结构及相应的后续处理方式应视具体情况而定； 3) 深冷步骤是将步骤2)的有机废气进一步降温，以此回收绝大部分有机废气； 4) 循环步骤是有机废气在步骤2)与步骤3)之间循环流动； 5) 除冰或除霜步骤是在步骤3)中产生的冰或霜通过添加防冻液及时有效地去除，避 免冰堵的发生，保证设备的正常运转； 6) 萃取步骤是在步骤3)中的有机废气加入可萃取水分的萃取剂； 7) 萃取剂回收步骤是将步骤6)中的萃取剂水溶液浓缩，循环利用萃取剂。
[0014]本发明的目的还可以通过以下技术方案达到： 作为一种优选方式，步骤6)中针对水溶性较差的有机废气，添加具备兼顾防冻与对水 有强萃取能力的萃取剂。
[0015]作为另一种优选方式，步骤6)中针对与水互溶的有机废气，添加对水有强萃取能 力的萃取剂。
[0016]作为第三种优选方式，步骤5)中所添加防冻液对水分具有良好的萃取能力，以降 低回收的萃取剂含有的水分。
[0017]作为第四种优选方式，步骤7)中采用减压蒸馏或萃取蒸馏或加盐萃取蒸馏对萃 取剂水溶液进行浓缩，将含有的少量水分除去，萃取剂水溶液及时循环使用。
[0018]本发明具有如下突出的有益效果： 1. 基于冷凝-萃取法有机废气回收方法采取相对闭式循环系统的操作方式，有如优 点：⑴增大待处理有机废气的浓度，以此提高有机废气的回收率，（2).尽可能地减少有机 废气的无组织挥发，减少其排放； 2. 采取相对闭式循环系统的操作方式，减少系