VOCs(二氯甲烷)壓縮冷凝+膜回收新工藝——達標(biāo)排放案例
2021年11月25日,中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部發(fā)布了《國家先進污染防治技術(shù)目錄》,用壓縮冷凝+氣體分離膜技術(shù),回收有機廢氣的工藝也列在該目錄中。見圖一。

二氯甲烷是一種有機化合物,化學(xué)式為CH?Cl?,為無色透明液體,具有類似醚的刺激性氣味。微溶于水,溶于乙醇和乙醚,在通常的使用條件下是不可燃、低沸點溶劑,其蒸氣在高溫空氣中成為高濃度時才會生成微弱燃燒的混合氣體。二氯甲烷常被用來代替易燃的石油醚、乙醚等。
二氯甲烷是一種讓人又愛又恨的有機溶劑,“愛它”是因為它使用安全,價格低;“恨它”是因為它是世界衛(wèi)生組織和國際癌癥研究機構(gòu)公布的致癌物,被列在2A類致癌物清單中。同時,因為它是含氯的鹵代烴類化合物,不能采用RTO/RCO等燃燒摧毀的方式來處理,環(huán)保治理的工藝難度大,所以在上述《國家先進污染防治技術(shù)目錄》中也將壓縮冷凝+氣體分離膜的工藝技術(shù)作為二氯甲烷廢氣回收的推廣技術(shù)。
壓縮冷凝+氣體分離膜工藝中,壓縮和氣體分離膜是二種常見的化工工藝。但是將壓縮和氣體分離膜用在廢氣治理工藝中則不常見,制藥企業(yè)的安全專家對壓縮工藝尤其害怕,所以今天我們就來說一說壓縮工藝。
壓縮機被廣泛用來壓縮和輸送化工生產(chǎn)過程中的氣體。具有代表性的是乙烯生產(chǎn)中的三種壓縮機,即裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機和乙烯壓縮機;在化肥生產(chǎn)裝置中也有五種壓縮機,即空氣壓縮機、原料氣壓縮機、合成氣壓縮機、氨氣壓縮機和二氧化碳壓縮機。壓縮機是用于輸送氣體的機械裝置,它將電動機的機械能轉(zhuǎn)化為氣體的動能和壓力能。
噴液螺桿壓縮機被用來壓縮各種工藝流程中的氣體,既包括二氧化碳和氮氣這些化學(xué)性質(zhì)不活潑的氣體,也包括氫氣和氦氣這類輕氣體,還包括化學(xué)性質(zhì)活潑的氣體,如氯化氫、氯氣、氯甲烷、二氯甲烷、正己烷、四氫呋喃、丙酮和MTBE;噴液螺桿壓縮機的工作壓力由氣體壓縮工藝流程確定,單極壓比可達10,最高排氣壓力可達3MPa,噴液螺桿壓縮機既可以單機使用也可以多機組聯(lián)動,排氣量范圍可以從30m3/h到10000m3/h。
另外,我們也要明確一個概念,即實質(zhì)上真空泵也是壓縮機,只是它的入口壓強低而出口為常壓;若將壓縮機的入口連接到要抽出氣體的設(shè)備,而將壓縮機的出口通罐體,則壓縮機就起著真空泵的作用。我們知道的納氏(真空)泵也稱著液環(huán)壓縮機,其最低壓強可以達到4Kpa(絕壓)。
來自生產(chǎn)過程的二氯甲烷廢氣,濃度在10%以上,進入壓縮冷凝+氣體分離膜工藝撬。進氣過濾器去除廢氣中可能含有的粉塵類固體雜質(zhì),噴液螺桿壓縮機將廢氣壓縮到0.8Mpa,經(jīng)過后級換熱器冷凝,將廢氣液化后回收。
廢氣中二氯甲烷不凝性氣體經(jīng)氣體分離膜組件提濃后,返回噴液螺桿壓縮機前端二次壓縮冷凝,提高二氯甲烷溶劑的回收效率。以錯流方式流過氣體分離膜組件的透余氣,其中含有二氯甲烷氣體濃度,已由壓縮機進口的10%降低到0.2%(2000ppm),這部分低濃度的廢氣可以送入后續(xù)的吸附裝置做達標(biāo)處理。噴液螺桿壓縮機是該工藝的關(guān)鍵設(shè)備,它不但提高了8倍以上的冷凝效率,同時也為氣體分離膜提供了壓力差,即分離工藝所需的動力。
噴液螺桿壓縮機的壓縮過程中會產(chǎn)生壓縮熱,這些熱量由噴入螺桿壓縮機中的冷卻循環(huán)液吸收后帶走,壓縮機的出氣溫度保持在55℃以下。二氯甲烷的燃點是662℃,在干燥狀態(tài)下與氧氣一起加熱到290℃也不發(fā)生氧化,不發(fā)生裂解。所以,55℃是二氯甲烷廢氣安全的壓縮氣體溫度。對二氯甲烷壓縮安全性的疑慮和擔(dān)心都是不必要的”自己嚇唬自己”。
二氯甲烷在水中的溶解度比其它氯化物要大,20℃時,在水中的溶解度大約為2%;25℃時,在水中的溶解度大約為1.7%。隨著溫度的升高溶解度逐步降低,在壓縮機冷卻循環(huán)液中維持一個穩(wěn)定的溶解度百分比。
二氯甲烷揮發(fā)氣的壓縮冷凝回收工藝已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成藥的生產(chǎn)、新材料、鋰電池行業(yè)生產(chǎn)工藝中,實現(xiàn)了二氯甲烷有機廢氣的源頭回收和資源化利用,并完成達標(biāo)排放。
來源:VOCs減排工作站