一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝，將有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣直接或經(jīng)冷卻后進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，以膜上下游兩側(cè)的壓力差為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)膜分離，膜滲透側(cè)富集得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的氣體，膜滲余側(cè)得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的氣體；揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的膜滲透側(cè)氣體進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，直接獲得部分有機(jī)物，同時(shí)未冷凝的氣體返回至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)；揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的膜滲余側(cè)氣體也返回到至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)；將上述所返回的兩股氣體經(jīng)過有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)后，又混合了一部分揮發(fā)性有機(jī)物，重新進(jìn)入膜分離系統(tǒng)進(jìn)入下一次循環(huán)。該工藝沒有任何排放氣，實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)于有機(jī)溶劑的回收具有重要的意義。
【專利說明】一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工分離與環(huán)境保護(hù)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的是涉及一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)的使用量日益增加，VOCs在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移和使用的過程中，隨時(shí)都會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)物蒸汽。例如，石油化工行業(yè)的排放氣，包括各種烴類和油氣物質(zhì)；洗滌行業(yè)的廢氣排放，主要涉及到大量的烴類溶劑(苯、甲苯等)、氯代烴和氟氯烴溶劑(二氯甲烷、三氯乙烯、氯仿等)及醇類、酯類和酮類等溶劑；涂布印刷、汽車噴涂、紡織和涂料等行業(yè)也會(huì)排放各種各樣的揮發(fā)性有機(jī)物。具體以涂布印刷行業(yè)為例，涂布印刷機(jī)采用的涂料和油墨基本全部以VOCs作為溶劑，涂布印刷工序完成后，涂覆產(chǎn)品需要進(jìn)行烘干保存，烘干過程中至少80%的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為蒸汽。如果這些有機(jī)物蒸汽直接排放到大氣中，一方面會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)，另一方面也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。因此，隨著全球資源的日益緊張和環(huán)境問題的日益突出，工業(yè)生產(chǎn)中揮發(fā)性有機(jī)物的回收正日益受到人們的重視。
[0003]揮發(fā)性有機(jī)物的回收方法主要包括吸附、溶劑吸收、冷凝和膜分離等。吸附法主要采用固體分子篩作為吸附劑，是目前廣泛使用的回收方法，但是該方法對(duì)處理的揮發(fā)性有機(jī)物種類有所限制，運(yùn)行費(fèi)用也較高；溶劑吸收法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較高的有機(jī)物廢氣體系，需要引入其它體系和后續(xù)分離單元，過程較為復(fù)雜，費(fèi)用也較高；冷凝法對(duì)低沸點(diǎn)有機(jī)物的回收效果較好，對(duì)中等和高揮發(fā)性有機(jī)物的回收效果較差，該法需低溫和高壓，常與其它方法聯(lián)合使用；膜分離法是基于材料的分離過程，對(duì)材料的物化性質(zhì)和微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物優(yōu)先透過膜并在膜滲透側(cè)富集和回收的目的，高效節(jié)能，環(huán)境友好，是一種極具應(yīng)用前景的新型回收方法。
[0004]目前，膜分離通常與冷凝或吸收耦合成“冷凝+膜分離”或“吸收+膜分離”的工藝使用，用于處理揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的排放廢氣。具體以“冷凝+膜分離”工藝為例做介紹，高揮發(fā)性有機(jī)物含量的排放廢氣首先經(jīng)過低溫冷凝，可直接收集到大部分的有機(jī)物，未冷凝的廢氣經(jīng)過膜分離系統(tǒng)后，富含揮發(fā)性有機(jī)物的滲透側(cè)氣體返回冷凝單元，而沒有透過膜的滲余側(cè)氣體中還含有微量的揮發(fā)性有機(jī)物，通常直接排放處理。由于膜單元的分離系數(shù)相對(duì)較低，導(dǎo)致滲余側(cè)排放氣中的有機(jī)物含量通常不可忽略，尤其是總的排放量較大的時(shí)候，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物的超低排放甚至是零排放是一個(gè)必然趨勢(shì)。同時(shí)，膜分離耦合工藝中的冷凝或吸收單元要求廢氣中有機(jī)物含量較高，而大部分企業(yè)排放氣中揮發(fā)性有機(jī)物的含量相對(duì)較低，這導(dǎo)致“冷凝+膜分離”或“吸收+膜分離”等工藝僅在油氣回收和有機(jī)單體回收等少數(shù)幾個(gè)排放廢氣中有機(jī)物濃度較高的領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，而在涂布印刷、噴漆、皮革、橡膠和電子等排放有機(jī)物濃度低但總量很大的行業(yè)中難以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。由此可見，膜分離耦合工藝在揮發(fā)性有機(jī)物回收方面的應(yīng)用還存在一定的問題和局限性；開發(fā)先進(jìn)合理的膜分離耦合工藝對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)物的回收和再利用具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝，該工藝對(duì)膜分離系數(shù)要求相對(duì)不高，能夠?qū)崿F(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物的全回收，尤其適用于揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的體系。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝，包括:
步驟1:將有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣直接或經(jīng)冷卻后進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，以膜上下游兩側(cè)的壓力差為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)膜分離，膜滲透側(cè)富集得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的氣體，膜滲余側(cè)得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的氣體；
步驟2:揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的膜滲透側(cè)氣體進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，直接獲得部分有機(jī)物，同時(shí)未冷凝的氣體返回至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)；
步驟3:揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的膜滲余側(cè)氣體也返回到至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)；
步驟4:步驟2和步驟3所返回的兩股氣體經(jīng)過有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)后，又混合了一部分揮發(fā)性有機(jī)物，重新進(jìn)入膜分離系統(tǒng)進(jìn)入下一次循環(huán)。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案中，隨著步驟2和步驟3兩股氣體不斷地返回循環(huán)，有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的氣體中有機(jī)物含量越來越高，同時(shí)膜滲透側(cè)氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物含量也不斷升聞，有機(jī)物含量的提聞?dòng)欣诶淠到y(tǒng)操作。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案中，通過調(diào)控冷凝溫度，系統(tǒng)可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到一種平衡狀態(tài)，SP單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的有機(jī)物量與冷凝系統(tǒng)所回收的有機(jī)物量相等。工藝系統(tǒng)中氣體內(nèi)部循環(huán)，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放，而且對(duì)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物量沒有任何要求。
[0009]本發(fā)明技術(shù)方案中，揮發(fā)性有機(jī)物為脂肪族和芳香族類碳?xì)浠衔?、氯代烴類、酮類、醛類、腈類、酚類、醇類、胺類、酸類、氯氟烴類中的一種或者幾種。通常揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)生于涂布印刷、合成革與人造革、橡膠加工等行業(yè)中的有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)中。
[0010]實(shí)現(xiàn)上述回收工藝的具體裝置中，所述有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)包括但不限于電加熱器、熱交換器、烘箱和加熱爐，發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，通過風(fēng)機(jī)鼓入膜分離系統(tǒng)；有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)之間包括但不限于設(shè)置換熱器、除濕器、霧沫捕集器、過濾器、壓縮機(jī)中的一種或幾種；膜分離系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)之間包括但不限于設(shè)置熱交換器和/或真空栗。
[0011]如作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)中設(shè)置霧沫捕集器和鼓風(fēng)機(jī)，同時(shí)在膜分離系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)中加設(shè)真空泵和預(yù)冷器。
[0012]又如本發(fā)明的另一優(yōu)選方案，在有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)中設(shè)置風(fēng)機(jī)、換熱器和冷卻器，同時(shí)在膜分離系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)中加設(shè)真空泵和預(yù)冷器。
[0013]其中，所述膜分離系統(tǒng)的核心為成套膜組件，所述膜組件的核心部件為優(yōu)先透有機(jī)物膜。
[0014]具體而言，所述膜組件為管式膜組件、平板膜組件、卷式膜組件和中空纖維膜組件中的一種或幾種組合。膜組件工作溫度在(TlOO °C之間，優(yōu)選3(T50 °C。本發(fā)明可采用兩種操作方式，一種膜分離采用下游側(cè)抽真空的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在3?10kPa。另一種采用上游側(cè)壓縮加壓的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在10(Tl02kPa。在上述操作條件下，所述膜組件能夠有效控制含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣的分離，確保理想的分離效果。
[0015]本發(fā)明所述管式膜組件材質(zhì)主要為不銹鋼，組件內(nèi)部優(yōu)選管殼式結(jié)構(gòu)，中間可設(shè)折流擋板，組件外部設(shè)有進(jìn)氣口、滲透側(cè)氣體出口、滲余側(cè)氣體出口等管口，組件裝填膜管數(shù)量主要根據(jù)處理要求而定。管式膜組件的具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。
[0016]所述卷式膜組件主要通過平板膜卷制而成，由平板膜片、進(jìn)料側(cè)格網(wǎng)、滲透側(cè)格網(wǎng)、密封膠、中心收集管和端頭等構(gòu)成；可根據(jù)處理要求將多個(gè)膜組件串聯(lián)或并聯(lián)使用。卷式膜組件的具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。
[0017]所述平板膜組件外殼主要為不銹鋼，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由支撐板、金屬間隔、格網(wǎng)、膜片等結(jié)構(gòu)組成，組件外部設(shè)有進(jìn)氣口、滲透側(cè)出氣口和滲余側(cè)出氣口等管口，膜組件的大小可根據(jù)處理要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可將多個(gè)膜組件串聯(lián)或并聯(lián)使用。平板膜式膜組件的具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。
[0018]所述中空纖維膜組件主要由外殼、中空纖維膜絲、封頭等構(gòu)成，組件外部設(shè)有進(jìn)氣口、滲透側(cè)出氣口和滲余側(cè)出氣口等管口，膜組件大小可根據(jù)處理要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，可將多個(gè)膜組件串聯(lián)或并聯(lián)使用。中空纖維膜組件的具體結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所掌握，本發(fā)明對(duì)此不作特別限定。
[0019]所述膜為優(yōu)先透有機(jī)物膜，該類膜能夠?qū)崿F(xiàn)有機(jī)物的優(yōu)先滲透，具有該功能的膜材料包含但不限于PDMS (聚二甲基硅氧烷)、PVTMS (聚乙烯基三甲基硅烷)、PVDMS (聚乙烯基二甲基硅烷)、PHMDSO (聚六甲基二硅氧烷)、PTMSP (聚三甲基硅丙炔)、PVDF (聚偏氟乙烯)、PTFE (聚四氟乙烯)、PEBA (聚醚嵌段酰胺)、沸石分子篩、ZIFs (沸石咪唑酯骨架)以及攙雜無機(jī)粒子的混合基質(zhì)材料等。
[0020]所述有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)維持微負(fù)壓，同時(shí)做適當(dāng)?shù)拿芊飧魯嗵幚?，防止VOCs泄漏至系統(tǒng)外部。
[0021]所述循環(huán)氣體中VOCs含量應(yīng)該控制在爆炸極限外，且所有設(shè)備電器要能夠防爆，滿足安全規(guī)范和要求。
[0022]采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果如下:
1、本工藝可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物的速度與冷凝系統(tǒng)回收有機(jī)物的速度相等，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物全回收；
2、本工藝對(duì)處理廢氣的有機(jī)物含量沒有任何要求，有機(jī)物濃度很低或很高的廢氣都可以通過本膜法工藝進(jìn)行回收；
3、本工藝運(yùn)行過程中基本無需鼓入新鮮空氣，空氣量只需要將整個(gè)系統(tǒng)充滿能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)即可；
4、本工藝連續(xù)運(yùn)行，沒有任何氣體排放，僅在故障或檢修停機(jī)時(shí)，有少量的達(dá)標(biāo)廢氣排
放；
5、本工藝通過將揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行冷凝成液體進(jìn)行回收,有機(jī)物純度高,不含雜質(zhì)等，具有較高的再利用價(jià)值；
6、本工藝集成性強(qiáng)，可直接集成在新的有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)中，也可對(duì)正常運(yùn)行的有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造并集成使用，投資少，運(yùn)行成本低，有利于在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用推廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明工藝的技術(shù)路線圖；其中，I是有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)，3是膜分離系統(tǒng)，56是冷 '概系統(tǒng)。
[0024]圖2為膜法回收涂布印刷車間有機(jī)溶劑工藝流程圖；其中，I是有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)，2是鼓風(fēng)機(jī)，3是膜分離系統(tǒng)，4是真空泵，5是預(yù)冷器，6是冷凝器，7是有機(jī)物收集罐，9是電加熱器，10是換熱器，11是冷卻器。
[0025]圖3為某化纖廠揮發(fā)性有機(jī)物內(nèi)循環(huán)膜法回收工藝流程圖；其中，I是有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)，2是鼓風(fēng)機(jī)，3是膜分離系統(tǒng)，4是真空泵，5是預(yù)冷器，6是冷凝器，7是有機(jī)物收集罐，8是霧沫捕集器。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本工藝路線及膜法回收效果作進(jìn)一步描述:
步驟1:將有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I產(chǎn)生的含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣直接或經(jīng)冷卻后進(jìn)入膜分離系統(tǒng)3，以膜上下游兩側(cè)的壓力差為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)膜分離，膜滲透側(cè)富集得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的氣體，膜滲余側(cè)得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的氣體；
步驟2:揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的膜滲透側(cè)氣體進(jìn)入冷凝系統(tǒng)56，可直接獲得部分有機(jī)物，同時(shí)未冷凝的氣體返回至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I ;
步驟3:揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的膜滲余側(cè)氣體也返回到至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I ;
步驟4:步驟2和步驟3所返回的兩股氣體經(jīng)過有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I后，又混合了一部分揮發(fā)性有機(jī)物，重新進(jìn)入膜分離系統(tǒng)3進(jìn)入下一次循環(huán)。
[0027]實(shí)施例1
南方某涂布印刷廠，采用本發(fā)明工藝回收有機(jī)溶劑，其工藝流程圖如圖2所示，在圖1所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I和膜分離系統(tǒng)3之間還設(shè)有鼓風(fēng)機(jī)2、換熱器10和冷卻器11，其中有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I帶電加熱器9作為輔助的有機(jī)物發(fā)生設(shè)備。同時(shí)，在膜分離系統(tǒng)3和冷凝系統(tǒng)之間還設(shè)有真空泵4，所述冷凝系統(tǒng)包括預(yù)冷器5、冷凝器6和有機(jī)物收集罐7。
[0028]由圖2可知，涂布產(chǎn)品在有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I烘箱內(nèi)揮發(fā)出大量的有機(jī)物，含有機(jī)物的氣體經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)2進(jìn)入換熱器10，并進(jìn)入冷卻器11降溫至一定溫度后進(jìn)入膜分離系統(tǒng)3 ；含有高濃度有機(jī)物的滲透側(cè)氣體由真空泵4抽出經(jīng)過預(yù)冷器5和冷凝器6，可直接在有機(jī)物收集罐7中得到有機(jī)物；沒有透過分離膜的滲余側(cè)氣體(有機(jī)物含量很低)與冷凝器6的不凝氣(有機(jī)物含量很低)混合后先后經(jīng)過換熱器10和電加熱器9返回有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)1，實(shí)現(xiàn)了工藝氣體的內(nèi)循環(huán)，并在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一種平衡狀態(tài)的步驟，即單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物量與冷凝系統(tǒng)所回收的有機(jī)物量相等。
[0029]本實(shí)施例中，所述膜組件為平板膜組件。膜組件工作溫度在3(T40 °C。膜分離采用下游側(cè)抽真空的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在3?10kPa。在上述操作條件下，所述膜組件能夠有效控制含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣的分離，確保理想的分離效果。[0030]該廠涂布印刷工段主要采用乙酸乙酯、乙酸正丙酯、丁酮作為溶劑，在沒有耦合膜法回收VOCs工藝時(shí)，涂布產(chǎn)品經(jīng)烘箱烘干時(shí)，需要鼓入大量的空氣將有機(jī)溶劑帶走并稀釋直接排放，烘箱排氣量約為5000 m3/h，有機(jī)物濃度約7 g/m3，每小時(shí)往大氣排放35 kg的有機(jī)溶劑。現(xiàn)采取本膜法回收有機(jī)溶劑工藝后，控制系統(tǒng)氣體循環(huán)量1500 m3/h，揮發(fā)性有機(jī)物由烘箱排出，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入降溫系統(tǒng)降至40 °C后進(jìn)入優(yōu)先透有機(jī)物膜分離系統(tǒng)，膜滲透側(cè)氣體濃度可到380 g/m3，系統(tǒng)穩(wěn)定之后，經(jīng)過冷凝器低溫冷凝，每小時(shí)能回收35 kg有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑回收率達(dá)到100%，實(shí)現(xiàn)了 VOCs零排放，而且有機(jī)溶劑純度高，可直接循環(huán)利用，為企業(yè)直接帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也為社會(huì)和環(huán)保做出了很大的貢獻(xiàn)。
[0031]實(shí)施例3
某化纖廠聚酯生產(chǎn)裝置，排放的廢氣含有乙醛、總烴、乙二醇霧滴、水蒸氣等。
[0032]采用本發(fā)明揮發(fā)性有機(jī)物零排放的回收工藝，其工藝流程圖如圖3所示，在圖1所示結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I和膜分離系統(tǒng)3之間設(shè)有霧沫捕集器8和鼓風(fēng)機(jī)2，同時(shí)，在膜分離系統(tǒng)3和冷凝系統(tǒng)之間還設(shè)有真空泵4，所述冷凝系統(tǒng)包括預(yù)冷器5、冷凝器6和有機(jī)物收集罐7。
[0033]由圖3可知，鼓風(fēng)機(jī)2將有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)I產(chǎn)生的有機(jī)物蒸汽、部分霧滴和水蒸氣抽進(jìn)霧沫捕集器8，除去其中含有的霧滴、部分水蒸氣和一些雜質(zhì)，然后較干凈的有機(jī)物蒸汽廢氣通過鼓風(fēng)機(jī)2進(jìn)入膜分離系統(tǒng)3 ;含有高濃度有機(jī)物的滲透側(cè)氣體由真空泵4抽出經(jīng)過預(yù)冷器5和冷凝器6，可直接在收集罐7中得到有機(jī)物冷凝液；沒有透過膜的滲余側(cè)氣體(有機(jī)物含量很低)與冷凝器6的不凝氣(有機(jī)物含量很低)混合后直接返回有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)1，實(shí)現(xiàn)了工藝氣體的內(nèi)循環(huán)，并在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到一種平衡狀態(tài)的步驟，即單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物量與冷凝系統(tǒng)所回收的有機(jī)物量相等。
[0034]本實(shí)施例中，所述膜組件為管式膜組件。膜組件工作溫度在4(T50 °C之間。膜分離采用上游側(cè)壓縮加壓的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在10(Tl02kPa。在上述操作條件下，所述膜組件能夠有效控制含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣的分離，確保理想的分離效果。
[0035]在沒有采用上述膜法回收VOCs的裝置時(shí)，該化纖廠每小時(shí)排放含有機(jī)溶劑的廢氣量為3000 m3/h，排放氣中的有機(jī)物含量為15 g/m3，每小時(shí)排放45 kg的有機(jī)溶劑氣體，嚴(yán)重浪費(fèi)了資源，污染了生態(tài)環(huán)境。采取本發(fā)明內(nèi)循環(huán)膜法工藝回收VOCs，通過控制系統(tǒng)氣體循環(huán)量為1000 m3/h，經(jīng)過鼓風(fēng)機(jī)抽出進(jìn)入優(yōu)先透有機(jī)物膜組件，膜滲透側(cè)氣體有機(jī)物濃度210 g/m3，經(jīng)過冷凝器可回收40 kg/h的有機(jī)溶劑，由此可見，發(fā)明的膜法回收有機(jī)溶劑的工藝具有非常好的效果。
[0036]上述實(shí)施例中的實(shí)施方案可以進(jìn)一步組合或者替換，且實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的前提下，本領(lǐng)域中專業(yè)技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變化和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物零排放的膜法回收工藝，包括: 步驟1:將有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣直接或經(jīng)冷卻后進(jìn)入膜分離系統(tǒng)，以膜上下游兩側(cè)的壓力差為推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)膜分離，膜滲透側(cè)富集得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的氣體，膜滲余側(cè)得到揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的氣體； 步驟2:揮發(fā)性有機(jī)物含量較高的膜滲透側(cè)氣體進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，直接獲得部分有機(jī)物，同時(shí)未冷凝的氣體返回至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)； 步驟3:揮發(fā)性有機(jī)物含量較低的膜滲余側(cè)氣體也返回到至有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)； 步驟4:步驟2和步驟3所返回的兩股氣體經(jīng)過有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)后，又混合了一部分揮發(fā)性有機(jī)物，重新進(jìn)入膜分離系統(tǒng)進(jìn)入下一次循環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的回收工藝，其特征在于，在較短時(shí)間內(nèi)，控制所述工藝維持在平衡狀態(tài)，即單位時(shí)間內(nèi)有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物量與冷凝系統(tǒng)所回收的有機(jī)物量相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回收工藝，其特征在于，揮發(fā)性有機(jī)物為脂肪族和芳香族類碳?xì)浠衔?、氯代烴類、酮類、醛類、腈類、酚類、醇類、胺類、酸類、氯氟烴類中的一種或者幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回收工藝，其特征在于，所述有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)包括但不限于電加熱器、熱交換器、烘箱和加熱爐，發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物，通過風(fēng)機(jī)鼓入膜分離系統(tǒng)；有機(jī)物發(fā)生系統(tǒng)與膜分離系統(tǒng)之間包括但不限于設(shè)置換熱器、除濕器、霧沫捕集器、過濾器、壓縮機(jī)中的一種或幾種；膜分離系統(tǒng)與冷凝系統(tǒng)之間包括但不限于設(shè)置熱交換器和/或真空泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的回收工藝，其特征在于，所述膜分離系統(tǒng)的核心為成套膜組件，所述膜組件的核心部件為優(yōu)先透有機(jī)物膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收工藝，其特征在于，所述膜組件為管式膜組件、平板膜組件、卷式膜組件和中空纖維膜組件中的一種或幾種組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收工藝，其特征在于，膜組件的工作溫度在(TlOO°C，優(yōu)選30?50 0C0
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收工藝，其特征在于，所述膜分離采用下游側(cè)抽真空的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在3?10kPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收工藝，其特征在于，所述膜分離采用上游側(cè)壓縮加壓的操作方法，膜下游側(cè)壓力保持在10(Tl02kPa。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的回收工藝，其特征在于，所述優(yōu)先透有機(jī)物膜的膜材料為PDMS、PVTMS、PVDMS、PHMDSO、PTMSP、PVDF、PTFE、PEBA、沸石分子篩、ZIFs 以及攙雜無機(jī)粒子的混合基質(zhì)材料中的一種或幾種組合。
【文檔編號(hào)】B01D53/22GK103706224SQ201310744392
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】丁曉斌, 趙祥強(qiáng), 南江普 申請(qǐng)人:南京九思高科技有限公司