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工业废气冷凝处理原理、应用及设备介绍

日期:2018-04-25  人气:776 views

一、工业废气冷凝处理技术原理及应用

1.处理原理

冷凝技术原理是利用废气成分中凝结温度的不同而将较容易冷凝的成份分离出来,包括两种方式:

(1)在定压下,降低系统的温度;

(2)在定温下,增加系统的压力。

因为加压所需要的设备较多且操作成本较贵,一般都使用降低温度的方式达到冷凝的目的。

2.冷凝技术的应用

冷凝法是将废气温度降低至VOCs的露点温度(dewpoint)以下,使之凝结为液态并加以回收的方法。冷凝法普遍应用于原料或产品的分离及纯化,也可做为控制VOCs废气的用途。冷凝法的回收效率与VOCs浓度、能被冷却的温度及冷媒的种类等有关。由于以这种方法回收VOCs的成本较高,因此一般用于回收的VOCs具高回收价值且成分单纯、浓度高的特点。如果废气流量过高或气流中含有大量无法冷凝的有机气体时,则冷凝器的热交换面积需求过大,这时将不符合其经济价值。

二、冷凝设备介绍

1.设备概述

冷凝法是将废气导入多个串联的热交换器中进热交换(间接接触式或表面式),或是与液态氮或超溶剂直接接触(又称接触式),使废气的温度低于其中某些成份溶剂的露点而使其凝结成液体,其流程如图22所示,一般常用的冷凝设备如表21所示。

(1)直接接触

冷却液体直接与排放气体接触,因热传系数较大,冷凝回收效率较高,但冷媒与VOCs混合,需要加以分离,所以通常采用间接接触凝方式较多。一般直接接触式构造简单,附属设备少,维护容易且较便宜。同一般的湿式集尘设备如文氏洗涤塔、喷雾塔等不但可以去除废气中的尘粒,同时可以达到吸收冷凝气体或蒸气的效果。

(2)间接接触

一种能促进某种流体到另一种流体间热传送的设备,但两种流体间不直接接触,由一个隔墙隔开。其中在工业上使用较广泛的是壳管式冷凝器(shell-and-tubecondensors),冷凝液体由管中通过,气体由壳部分通过,在管外遇冷凝结。这种设备按照前、后端设备及壳型式而有不同的构造型式,间接接触法冷凝下的溶剂纯度高,可回收使用,并且冷凝剂因为没有与溶剂蒸气接触而不需要二次分离。

21常用凝设备的比较

 

项目 直接接触凝 间接接触凝
设备 湿式旋风分离器、喷雾塔、填充式洗涤塔、文氏洗涤塔 壳管式热交换器
热传系数

(kcal/hr‧m2‧K)

2,000~3,000 50~75
特性 1.产生水雾的白烟现象,需要设置除雾器(demister)。

2.对易溶于冷媒的VOCs需要另设蒸馏或分馏等方法分离。

1.成本较高。

2.不受VOCs是否溶于冷媒的影响,均可回收。

主要单元 冷却塔、分离器、送风机、泵浦、溶剂储槽 壳管式冷凝器、送风机、泵浦、溶剂储槽

2.冷媒的种类及特性

表22列出不同冷凝液体的种类及其适用温度范围,常用的冷媒有水、冰水、冰盐水、冷冻剂等。一般排放处理用冷凝器很少使用冷却水,因为排放气体的压力约为常压(1atm),一般VOCs的凝结点多低于冷却水温度(25~40℃);如以水作冷媒,则于该水温下,有机化合物饱和状态的VOCs浓**仍为10,000~20,000ppm,因此要有效控制VOCs,需要另选适当的冷媒。

22冷凝液体的适用范围


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