一种有机废气的冷凝处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种有机废气的冷凝处理方法，其根据待处理废气中所含溶剂的特性，在待处理废气进入到0℃以下的冷却阶段以前，在待处理废气中加入防冻液蒸汽，该防冻液蒸汽在后续冷却的过程中会同待处理废气所含的溶剂和水一起冷凝出来，并相溶于水形成凝固点低于目标冷却温度的水溶液。采用本发明，能够将有机废气冷却到0℃以下而不结霜，实现连续冷凝处理，成本低、能耗也低。
【专利说明】
一种有机废气的冷凝处理方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种有机废气的冷凝处理方法。
【背景技术】
[0002]目前针对有机废气的冷凝处理设备，绝大部分都是通过换热器或蒸发器将气体温度冷却到接近O°C，但一般不会冷却到(TC以下，尤其是所处理的有机废气与水的相溶性很差时，因为冷凝到(TC以下就必须解决空气中的水蒸汽冷凝结霜的问题。水蒸汽冷凝结霜会附着在换热器表面严重降低换热器的换热效率、增加风阻，随着时间的增加结霜程度会越来越严重，最终导致处理设备不能运行，甚至损坏设备。很多有机废气冷却到(TC，其所含有机溶剂的浓度依然很高，所以废气处理的效果很不理想。目前能够将气体冷却到0°c以下的处理设备，其主要工作方式有两种:1、间歇式工作，设备结霜到一定程度后，停止冷却，对设备进行升温除霜，除霜结束再进行冷凝工作，此方案设备不能连续运行、能耗高;2、两组或两组以上冷凝处理设备交替冷却和除霜，此方案能实现连续冷凝处理，但控制复杂、成本高、能耗也高。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于，提供一种有机废气的冷凝处理方法，能够将有机废气冷却到0°C以下而不结霜。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种有机废气的冷凝处理方法，它是根据待处理废气中所含溶剂的特性，在待处理废气进入到(TC以下的冷却阶段以前，在待处理废气中加入防冻液蒸汽，该防冻液蒸汽在后续冷却的过程中会同待处理废气所含的溶剂和水一起冷凝出来，并相溶于水形成凝固点低于目标冷却温度的水溶液，从而实现冷凝过程不结霜。
[0005]作为优选的方案，该方法的具体步骤包括如下:
[0006]步骤一，待处理废气通过风机牵引经过预处理装置，进行过滤、预冷等处理降温至接近(TC，进入防冻液挥发箱；
[0007]步骤二，经过防冻液挥发箱，所述待处理废气与分布在防冻液挥发箱内的防冻液蒸汽混合后，进入低温冷却装置;其中，所述防冻液蒸汽与所述待处理废气不会发生化学反应；
[0008]步骤三，混合有防冻液蒸汽的待处理废气经低温冷却装置逐渐降温至目标冷却温度;冷却的过程中，该待处理废气会有冷凝液冷凝出来，并得到干净的气体;其中，所述冷凝液包含水、溶剂以及防冻液，所述溶剂与水不相溶或相溶性差，所述防冻液与水相溶且形成凝固点低于目标冷凝温度的水溶液；
[0009]步骤四，所述步骤三中得到的干净的气体经低温冷却装置的排气口进入气体后续处理工序，所述步骤三中得到的冷凝液经低温冷却装置的排液口进入冷凝液后续处理工序。
[0010]作为优选的方案，所述冷凝液后续处理工序依次包括水洗阶段、一次分离阶段以及二次分离阶段；
[0011 ]所述水洗阶段，将冷凝液与相对大量的水混合后进入所述一次分离阶段；
[0012]所述一次分离阶段，对经水洗处理后的混合溶液进行一次分离，分离出溶剂和防冻液水溶液;其中，溶剂可回收利用，防冻液水溶液进入所述二次分离阶段；
[0013]所述二次分离阶段，对经一次分离后的防冻液水溶液进行二次分离，分离出防冻液和水;其中，防冻液可重复利用，水可重复利用或达标排放。
[0014]作为优选的方案，在所述一次分离阶段中，所述防冻液在水中的分配系数高于其在溶剂中的分配系数。
[0015]作为优选的方案，在所述二次分离阶段中，所述防冻液的沸点低于水的沸点且与水不共沸，或所述防冻液在共沸物中水的比例很低。
[0016]作为优选的方案，所述冷凝液后续处理工序中，经一次分离后的防冻液水溶液作为冷却介质与经二次分离后的水作为传热介质进行热交换，经一次分离后的防冻液水溶液升温后进入所述二次分离阶段，经二次分离后的水降温后重复利用或达标排放。
[0017]作为优选的方案，所述气体后续处理工序包括冷量回收阶段，以回收干净的气体的冷量。
[0018]作为优选的方案，所述步骤三中，所述混合有防冻液蒸汽的待处理废气在所述低温冷却装置内由下而上流动，所述冷凝液在所述低温冷却装置内受重力作用向下流动，与向上流动的待处理废气发生热传递，冷凝液的温度逐渐升高。
[0019]作为优选的方案，所述步骤四中，所述干净的气体经低温冷却装置的排气口进入气体后续处理工序之前，经除雾器进行干燥处理。
[0020]实施本发明的一种有机废气的冷凝处理方法，与现有技术相比较，具有如下有益效果:由于在待处理废气中加入了防冻液蒸汽，该防冻液蒸汽在后续冷却的过程中会同待处理废气所含的溶剂和水一起冷凝出来，并相溶于水形成凝固点低于目标冷却温度的水溶液，从而能够将有机废气冷却到(TC以下而不结霜，实现连续冷凝处理，成本低、能耗也低。此外，本发明还通过水洗、一次分离以及二次分离等冷凝液后续处理工序，实现了溶剂、水和防冻液的分离及各自的回收利用;通过气体后续处理工序，实现了干净气体冷量的回收利用。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
[0022]图1是本发明一种有机废气的冷凝处理方法的系统示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]如图1所示，本发明的优选实施例，一种有机废气的冷凝处理方法，它是根据待处理废气中所含溶剂的特性，在待处理废气进入到0°c以下的冷却阶段以前，在待处理废气中加入防冻液蒸汽，该防冻液蒸汽在后续冷却的过程中会同待处理废气所含的溶剂和水一起冷凝出来，并相溶于水形成凝固点低于目标冷却温度的水溶液，从而实现冷凝过程不结霜。
[0025]下面，以含三氯乙烯废气进行低温冷凝处理为例，对本发明的有机废气的冷凝处理方法作详细说明:
[0026]三氯乙烯是最佳的金属脱脂洗剂，不溶于水，主要用于彩电、电冰箱、汽车、空调、精密机械、微电子等行业作金属部件、电子元件的清洗剂。本实施方式是针对蓄电池PE隔板生产过程中产生的高浓度三氯乙烯的废气的前级回收处理。
[0027]待处理废气为含三氯乙烯的废气，排出废气浓度为15000PPM左右，约91000mg/m3，目标冷却温度-45 °C，选用甲醇作为防冻液。在-450C甲醇的饱和浓度为1900mg/m3，三氯乙烯为9000mg/m3。甲醇在水中的分配系数远高于其在三氯乙烯中的值。甲醇与三氯乙烯、水等不会有不良化学反应。甲醇的沸点为64.5°C且与水不共沸。
[0028]本发明的有机废气的冷凝处理方法的具体步骤包括如下:
[0029]步骤一，待处理废气通过风机牵引首先经过预处理装置10，进行过滤、预冷等处理降温至接近(TC，进入防冻液挥发箱11，此处如有冷凝水产生需单独排出。
[0030]步骤二，经过防冻液挥发箱11，所述待处理废气与分布在防冻液挥发箱内的防冻液蒸汽混合后，进入低温冷却装置20。
[0031]需要说明的是，该防冻液挥发箱11可以是一种简单的汽液接触装置。防冻液，此处为甲醇，分布在防冻液挥发箱11内与待处理废气接触后挥发成蒸汽，混入待处理废气内。所述防冻液蒸汽与所述待处理废气不会发生化学反应。
[0032]步骤三，混合有防冻液蒸汽的待处理废气经低温冷却装置20逐渐降温至目标冷却温度;冷却的过程中，该待处理废气会有冷凝液冷凝出来，并得到干净的气体;其中，所述冷凝液包含水、溶剂(即三氯乙烯)以及防冻液(即甲醇)，所述溶剂与水不相溶或相溶性差，所述防冻液与水相溶且形成凝固点低于目标冷凝温度的水溶液。
[0033]具体实施时，所述低温冷却装置20自下而上地设有储液区24、进气区21、冷却区22、除雾区23以及排气区25，所述进气区21设有与所述防冻液挥发箱11连接的进气口，所述排气区25设有排气口，所述储液区24设有排液口，所述冷却区22设有冷却器，所述除雾区23设有除雾器。这样，待处理废气由低温冷却装置20的底部进入，从顶部排出。进气区21使待处理废气在经过冷却区22前能够均匀分布。冷却区22中的冷却器的迎风面与待处理废气的流向垂直，待处理废气竖直通过冷却器与冷却介质换热，冷却区22中的冷却器可以为一组管翅换热器或蒸发器。待处理废气在经过冷却区22中的冷却器时是由下而上逐渐冷却的，在冷却器的最顶部获得最低温，气体冷却的过程中会不断会有液体冷凝出来，冷凝液受重力作用沿冷却器向下运动，最终流入到低温冷却装置20的底部的储液区24内。冷凝液向下运动的过程中会与向上流动的待处理气体发生热传递，其温度是逐渐升高的，所以不会再有结霜的可能。以冷却器的顶部-40°C—-45°C的温度区间为例，该区间每立方米气体甲醇的冷凝量可以达到I 10mg，而水的冷凝量才50mg，在-45°(:三氯乙烯本身不会凝固，而甲醇水溶液的质量浓度为50%时其凝固点就可以达到-54°C，因此此区间内的冷凝液的是不会结霜的，冷凝液在向下运动的过程由于温度逐渐升高更不会结霜。
[0034]步骤四，所述步骤三中得到的干净的气体经排气区25的排气口进入气体后续处理工序，所述步骤三中得到的冷凝液经储液区24的排液口进入冷凝液后续处理工序。
[0035]需要说明的是，所述步骤四中，所述干净的气体经排气区25的排气口进入气体后续处理工序之前，需经除雾区23中的除雾器进行干燥处理，以防止液夹带排出。由于经过低温冷却装置20的气体其温度很低，因此所述气体后续处理工序至少包括冷量回收阶段，需经过冷量回收装置70，回收冷量以降低冷却能耗。又由于经过低温冷凝处理后的气体其中大量的三氯乙烯已被冷凝回收，VOC含量已大幅度降低，可利用吸收法、吸附法等进一步处理以达标排放。
[0036]储液区24内收集的冷凝液，其主要成分是三氯乙烯、水和甲醇，为将其各成分进行分离，需进行冷凝液后续处理工序，所述冷凝液后续处理工序依次包括水洗阶段、一次分离阶段以及二次分离阶段，其相应的设备为依次连接的水洗装置30、第一分离装置40以及第二分离装置60，水洗装置30与储液区24的排液口连接。具体实施时，将冷凝液排入水洗装置30内，与相对大量的水混合均匀后进入第一分离装置40(如重力分离装置)进行一次分离，由于三氯乙烯与水不相溶，而甲醇在水中的分配系数远高于其在三氯乙烯中的分配系数，相当于用相对大量的水萃取三氯乙烯中的甲醇，最终从第一分离装置40分离出三氯乙烯和甲醇的水溶液，分离出三氯乙烯其甲醇含量可以很低，可以直接再次使用。为方便溶剂(即三氯乙烯)回收及利用，在第一分离装置40上设置溶剂回收出口。从第一分离装置40分离出的甲醇水溶液，需要进入第二分离装置60进行二次分离，由于甲醇的沸点与水的沸点不同且与水不共沸，该第二分离装置60优选为蒸馏装置，蒸馏分离出的甲醇导入防冻液挥发箱11循环使用。为方便防冻液(即甲醇)回收及利用，在第二分离装置60上设置与防冻液挥发箱11连接的防冻液回收出口。蒸馏剩下的水，根据水洗装置30内的液位排出一部分水，此部分水量等于水洗前冷凝液中的含水量，其余的水进入水洗装置30，继续用于后续的萃取，如此循环。
[0037]为降低蒸馏能耗，从第一分离装置40分离出的甲醇水溶液在进入第二分离装置60(即蒸馏装置)前可以通过换热器50与蒸馏剩下的水进行换热，也即经一次分离后的甲醇水溶液作为冷却介质与经二次分离后的水作为传热介质进行热交换，经一次分离后的甲醇水溶液升温后进入第二分离装置60(即蒸馏装置)，经二次分离后的水降温后送回水洗装置30内重复利用或达标排放。具体实施时，所述换热器50设置于所述水洗装置30、第一分离装置40与第二分离装置60之间，所述换热器50包括冷却介质通道51和传热介质通道52，所述冷却介质通道51的一端与所述第一分离装置40连接，所述冷却介质通道51的另一端与所述第二分离装置60连接，所述传热介质通道52的一端与所述第二分离装置60连接，所述传热介质通道52的另一端与所述水洗装置30连接。
[0038]更佳地，所述水洗装置30与第二分离装置60之间的连接管道上连接有排水管80，该排水管80用于管控所述水洗装置内液位。由此，系统多余的水可通过该排水管80达标排放。
[0039]由于从低温冷却装置20排出的气体中还会带走少量甲醇，导致整个系统内甲醇的量会持续减少，因此在防冻液挥发箱11内还需要持续或定时补充一定量甲醇。本实施例中，所述防冻液挥发箱11设有防冻液加注口，在所述第一分离装置40与第二分离装置60之间设置浓度监测器90，在保持进入水洗装置30进行萃取的水的流量恒定的情况下，监测从第一分离装置40分离出的甲醇水溶液的浓度，根据此浓度值就可以确定甲醇的补充量，并加以控制。
[0040]以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，根据待处理废气中所含溶剂的特性，在待处理废气进入到(TC以下的冷却阶段以前，在待处理废气中加入防冻液蒸汽，该防冻液蒸汽在后续冷却的过程中会同待处理废气所含的溶剂和水一起冷凝出来，并相溶于水形成凝固点低于目标冷却温度的水溶液，从而实现冷凝过程不结霜。2.如权利要求1所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，该方法的具体步骤包括如下: 步骤一，待处理废气通过风机牵引经过预处理装置，进行过滤、预冷等处理降温至接近(TC，进入防冻液挥发箱； 步骤二，经过防冻液挥发箱，所述待处理废气与分布在防冻液挥发箱内的防冻液蒸汽混合后，进入低温冷却装置;其中，所述防冻液蒸汽与所述待处理废气不会发生化学反应； 步骤三，混合有防冻液蒸汽的待处理废气经低温冷却装置逐渐降温至目标冷却温度；冷却的过程中，该待处理废气会有冷凝液冷凝出来，并得到干净的气体;其中，所述冷凝液包含水、溶剂以及防冻液，所述溶剂与水不相溶或相溶性差，所述防冻液与水相溶且形成凝固点低于目标冷凝温度的水溶液； 步骤四，所述步骤三中得到的干净的气体经低温冷却装置的排气口进入气体后续处理工序，所述步骤三中得到的冷凝液经低温冷却装置的排液口进入冷凝液后续处理工序。3.如权利要求2所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，所述冷凝液后续处理工序依次包括水洗阶段、一次分离阶段以及二次分离阶段， 所述水洗阶段，将冷凝液与相对大量的水混合后进入所述一次分离阶段； 所述一次分离阶段，对经水洗处理后的混合溶液进行一次分离，分离出溶剂和防冻液水溶液;其中，溶剂可回收利用，防冻液水溶液进入所述二次分离阶段； 所述二次分离阶段，对经一次分离后的防冻液水溶液进行二次分离，分离出防冻液和水;其中，防冻液可重复利用，水可重复利用或达标排放。4.如权利要求3所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，在所述一次分离阶段中，所述防冻液在水中的分配系数高于其在溶剂中的分配系数。5.如权利要求3所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，在所述二次分离阶段中，所述防冻液的沸点低于水的沸点且与水不共沸，或所述防冻液在共沸物中水的比例很低。6.如权利要求3所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，所述冷凝液后续处理工序中，经一次分离后的防冻液水溶液作为冷却介质与经二次分离后的水作为传热介质进行热交换，经一次分离后的防冻液水溶液升温后进入所述二次分离阶段，经二次分离后的水降温后重复利用或达标排放。7.如权利要求2至6任一项所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，所述气体后续处理工序包括冷量回收阶段，以回收干净的气体的冷量。8.如权利要求2至6任一项所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，所述步骤三中，所述混合有防冻液蒸汽的待处理废气在所述低温冷却装置内由下而上流动，所述冷凝液在所述低温冷却装置内受重力作用向下流动，与向上流动的待处理废气发生热传递，冷凝液的温度逐渐升高。9.如权利要求2至6任一项所述的有机废气的冷凝处理方法，其特征在于，所述步骤四中，所述干净的气体经低温冷却装置的排气口进入气体后续处理工序之前，经除雾器进行干燥处理。
【文档编号】B01D5/00GK105854334SQ201610365278
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】简甦, 严翔
【申请人】广东环葆嘉节能科技有限公司