专利名称：一种含咖啡因废气处理工艺流程的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学化工废气治理技术领域，具体涉及一种含咖啡因废气处理工艺流程。
背景技术：
随着我国国民经济的持续高速发展，特别是近年来，我国⑶P以年均10%以上的速度增长，我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。但由于产业结构的不合理，一些高能耗、高污染项目的盲目上马，给我们赖以生存的自然环境带来了巨大的压力。一方面，资源、能源消耗的迅猛增长，污染物的大量排放，严重影响了人们的日常生活和生存空间；另一方面，资源有效利用率低，造成了资源的大量浪费。我国于1997年颁布并实施了《大气污染物综合排放标准》，其中限定了 33种污染物的排放限值，其中包括苯、甲苯、二甲苯等挥发性有机物。因此，研究新的方法回收这些排放物或将其分解成无毒的化合物，是国内外环境保护工作的重要任务之一。为此，党中央及时提出了构建资源节约型社会和环境友好型社会的重要思想，把资源节约和环境保护工作提高到关乎建设社会主义和谐社会的高度。十七大报告指出，要基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式和消费模式，有效控制主要污染物的排放，使生态环境质量得到明显改善，要在全社会牢固树立生态文明观念。因此，创建资源节约型、环境友好型社会是我们今后经济建设的发展方向，也是环境保护技术发展的方向。咖啡因(1，3，7_三甲基黄嘌呤)为中枢神经兴奋药物，常用于解热镇痛药，同时还大量用于饮料添加剂。咖啡因是规模效益品种，中国是世界咖啡因产销大国。咖啡因生产过程中，成品前最后一步工艺，采用气流干燥方式，将半成品中的水份进行干燥。这就造成少量粒径较小的咖啡因颗粒随气流排入大气。据测算，损失的部分约占成品的2%，若按年产量3000吨计算，每年将损失60吨左右的成品咖啡因。如按50. 00元/kg计，年经济损失将达到300万元左右。在造成资源浪费的同时，排出的粉尘还将对厂区及周围环境产生严重的污染。因此，采用一种合理的工艺，将废气中的咖啡因进行回收，然后回用于原工艺从而实现资源化处理，是十分必要的。它不仅能够实现咖啡因流化床干燥过程的清洁生产达到环境保护的目的，还能创造一定的经济效益。长期以来，人们一直致力于工业废气治理技术的研究。到目前为止，人们已经研究开发出一系列卓有成效的控制技术。在这些技术中，国内外广泛采用并且研究比较多的有催化燃烧法、生物氧化法、吸附法和吸收法等。催化燃烧法处理工业废气是20世纪40年代末出现的技术，具有使用范围广、基本不会造成二次污 染的优点，但催化剂容易失活，导致处理成本比较高。生物氧化法与常规治理技术相比，具有设备简单、投资费用低等优点，但只是在处理低浓度、易生物降解的有机气相污染物时才具有其经济性，普适性较差，使其推广应用受到限制。吸附法是将废气中的污染物组分浓集在吸附剂表面，使之与空气分开的方法对废气进行处理。此法适合于处理中低浓度和有较高处理要求的废气，一般使用活性炭作为吸附剂。当待处理废气相对湿度超过50%时，活性炭的吸附能力会大大下降，且处理设备庞大，流程复杂，另外还要考虑活性炭再生的经济性。吸收法是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度的不同，或者与吸收剂发生选择性化学反应，从而将有害组分从气体中分离出来的过程。随着新材料、新技术的出现，近年来又开发出了几种工业废气处理新技术，如等离子体技术、光催化降解技术、膜分离技术等。上述这些方法和技术都或多或少地存在各种各样的缺点和不足。发明内容
本发明克服现有技术的不足，提出了一种含咖啡因废气处理工艺流程，其采用回收的方法，将废气中的有机物回收并加以利用，以达到降低环境污染物的目的。其具有节约资源的突出优点，可推广应用于类似废气的资源化处理过程中，为化工、制药生产过程中产生的废气处理开辟新的途径。本发明的技术方案为一种含咖啡因废气处理工艺流程，包括吸收单元和结晶单元，在所述吸收单元内设有旋流湿壁塔，在所述旋流湿壁塔内设有吸收剂，含咖啡因废气进入吸收单元后，在所述吸收单元内与所述吸收剂接触，含咖啡因废气在旋流湿壁塔内的工艺数据包括传质系数关联式和溶解度关联式，含咖啡因废气中的咖啡因被吸收剂吸收，形成吸收液，在吸收过程中，吸收剂从吸收单元的旋流湿壁塔的顶部入口补充，吸收后的含咖啡因废气从旋流湿壁塔的顶部排出，所述吸收液从旋流湿壁塔的底部流出，进入结晶单元;吸收液经过结晶单元后，结晶单元分离出咖啡因和吸收剂，从而回收咖啡因，分离后的吸收剂经过过滤单元后，循环使用。在吸收过程中，含咖啡因废气经过旋流湿壁塔被吸收的物质的量与进入吸收塔的物质的量之比为吸收率,所述吸收单元的吸收过程中的咖啡因吸收率大于99 %。所述吸收单元在吸收过程中的传质系数关联式为ks = 7. 598 X 1(T4 e , 123Ga 54Wa 335其中，ks为传质系数；e s为固含量；G为吸收剂空塔质量流速，kg (m2 h) ；ff为气相空塔质量流速，kg (m2 -h)'所述吸收剂为50_80°C清水。所述吸收剂中不同温度下咖啡因的溶解度关联式为
权利要求
1.一种含咖啡因废气处理工艺流程，其特征在于包括吸收单元和结晶单元，在所述吸收单元内设有旋流湿壁塔，在所述旋流湿壁塔内设有吸收剂，含咖啡因废气进入吸收单元后，在所述吸收单元内与所述吸收剂接触，含咖啡因废气在旋流湿壁塔内的工艺数据包括传质系数关联式和溶解度关联式，含咖啡因废气中的咖啡因被吸收剂吸收，形成吸收液，在吸收过程中，吸收剂从吸收单元的旋流湿壁塔的顶部入口补充，吸收后的含咖啡因废气从旋流湿壁塔的顶部排出，所述吸收液从旋流湿壁塔的底部流出，进入结晶单元，吸收液经过结晶单元后，结晶单元分离出咖啡因和吸收剂，从而回收咖啡因，分离后的吸收剂经过过滤单元后，循环使用。
2.根据权利要求I所述的含咖啡因废气处理工艺流程，其特征在于在吸收过程中，含咖啡因废气经过旋流湿壁塔被吸收的物质的量与进入吸收塔的物质的量之比为吸收率，所述吸收单元的吸收过程中的咖啡因吸收率大于99 %。
3.根据权利要求I或2所述的含咖啡因废气处理工艺流程，其特征在于所述吸收单元在吸收过程中的传质系数关联式为 ks = 7. 598X 10_4 e 123Ga 54Wa 335 其中，ks为传质系数；e s为固含量；G为吸收剂空塔质量流速，kg (m2 hr1 ；ff为气相空塔质量流速，kg (m2 -h)'
4.根据权利要求I或2所述的含咖啡因废气处理工艺流程，其特征在于所述吸收剂为50-80°C清水。
5.根据权利要求I或2所述的含咖啡因废气处理工艺流程，其特征在于不同温度下咖啡因的溶解度关联式为 Cl 98Injc = 1.934- + 2.062 In 7T 其中，X为咖啡因的摩尔分数，T为绝对温度。
全文摘要
本发明涉及一种含咖啡因废气处理工艺流程，包括吸收单元和结晶单元，在所述吸收单元内设有旋流湿壁塔，在所述旋流湿壁塔内设有吸收剂，含咖啡因废气进入吸收单元后，在所述吸收单元内与所述吸收剂接触，含咖啡因废气在旋流湿壁塔内的工艺数据包括传质系数关联式和溶解度关联式，含咖啡因废气中的咖啡因被吸收剂吸收，形成吸收液，在吸收过程中，吸收剂从吸收单元的旋流湿壁塔的顶部入口补充，吸收后的含咖啡因废气从旋流湿壁塔的顶部排出，所述吸收液从旋流湿壁塔的底部流出，进入结晶单元。本发明所提出的工艺流程的吸收单元具有操作压降低、运行费用小的优点。经实验数据回归的清水吸收空气中咖啡因颗粒的总传质系数关联式，其精度满足工业生产工程设计要求。
文档编号C07D473/12GK102614743SQ201210110810
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者夏丙堃, 朱兆友, 杜德清, 王英龙, 马艺心 申请人:青岛科技大学