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有机溶剂回收技术简介 应用化学 有机溶剂处理的意义燃烧法处理有机溶剂活性炭纤维吸附回收技术其他回收技术 一 有机溶剂使用现状 有机溶剂 是一大类在生活和生产中广泛应用的有机化合物 分子量不大 常温下呈液态 它存在于涂料 粘合剂 漆和清洁剂中 经常使用的包括链烷烃 烯烃 醇 卤代烃 酯等化合物 多数对人体有一定的毒性 一些大型工厂的日用有机溶剂量为3 4t 中等工厂为1 2t 小型工厂约为几百公斤 工业上有机溶剂的用途 常用的有机溶剂中有苯 甲苯 二甲苯 氯代烷烃等致癌物 不管是挥发在室内还是在室外 都会对人类和动植物带来危害 挥发到大气中的醛类 烯烃 芳香烃等溶剂气体在太阳光的作用下 在大气的对流层 从地面至10km 高度重会反应生成酸烟雾 光化学烟雾等 氯氟烷烃等会逸散至大气平流层 对臭氧层造成破坏 产生大量的温室气体 摘要 自2000年以来 广东省每年新发职业病病例均超400例 其中有机溶剂中毒就占了三成多 成为广东职业病中威胁最大的种类 新快报 有机溶剂都属于挥发性有机物质 VOCsvolatileorganiccompounds 通常是指在常压下沸点低于260 或室温时饱和蒸汽压大于71Pa的有机物 也有学者将常压下沸点低于100 或25 时饱和蒸汽压大133Pa的有机物称为VOCs VOCs大都具有毒性 部分具有致癌性 已经有许多国家颁布了法令 对VOCs的排放进行了管制 美国189种被列为有毒污染物的物质中 大部分为VOCs 我国2000年4 29颁布了 中华人民共和国大气污染防治法 要求对工业生产中产生的可燃性气体进行回收利用 这就需要有经济有效的VOCs回收方法 以涂布工艺为例 溶剂是用来溶解和分散成膜物质 形成便于施工的溶液 并在涂膜形成过程中挥发掉的液体 溶剂是挥发性的液体 又称挥发分 它包括能溶解成膜物质的溶剂 增进溶剂溶解能力的助溶剂 稀释成膜物质溶液的稀释剂和能分散成膜物质的分散剂 二 有机溶剂的处理方法 破坏消除法 主要包括有焰燃烧和无焰催化燃烧 回收法 回收法主要分为碳吸附法 吸收法 冷凝法和膜分离法 直接燃烧 利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧 将混合气体加热 使有害物质在高温作用下分解为无害物质 本法工艺简单 投资小 适用于高浓度 小风量的废气 但对安全技术 操作要求较高 在我国的石化行业 由于其工业废气的热值往往较高 且多为易燃气体 较多采用明火火炬法 直接燃烧分解 有机溶剂气体的有焰燃烧很难燃烧完全 除了生成二氧化碳和水以外 还会生成副产物氮氧化物 烷烃不完全燃烧会产生烯 炔 一氧化碳和烟尘等有害物质 硫化氢 硫醇 硫醚 催化燃烧 把废气加热经催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水 本法起燃温度低 节能 净化率高 操作方便 占地面积少 投资投资较大 适用于高温或高浓度的有机废气 无焰催化燃烧是在有焰燃烧的基础上发展起来的 因浓度太低 先用活性炭吸附 再用热空气脱附进行浓缩 也有引入大量空气使浓度下降 总之是为了控制浓度在爆炸极限以外 将一定浓度的溶剂空气混合气体预热后 温度在200 左右 再吹过含贵金属Pt和Pd的催化剂层进行无焰催化燃烧 也可以说是催化氧化 反应条件控制得好时 99 5 以上的混合气体可反应生成二氧化碳和水 常有的催化剂有贵金属催化剂 过渡金属催化剂 钙钛矿型催化剂 尖晶石复合氧化物 有焰燃烧和无焰催化燃烧从解毒的角度讲 燃烧过后排入大气的不是有毒的有机溶剂气体而是无毒的二氧化碳和水蒸汽 这虽基本上解决了有机溶剂气体有毒污染的问题 但它还会生成大量的二氧化碳 由于溶剂分子里的每一个碳原子都要生成一个二氧化碳分子 因此溶剂巨大的焚烧量决定了会产生巨大的二氧化碳量 而二氧化碳则是造成地球温室效应的主要气体之一 由于目前使用溶剂量巨大 如果只用燃烧的办法来处理原来准备排空的有机溶剂气体 那么由它们生成的二氧化碳对地球温室效应的增效将也是巨大的 活性炭纤维吸附回收 活性炭纤维 活性炭纤维 ACF 亦称纤维状活性炭 是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料 主要成分是类似石墨微晶片形式的碳 含氧官能团以及其他官能团 与传统的炭质吸附材料相比 ACF具有独特的化学结构和物理结构 因而它具有含碳量高 比表面积大 微孔丰富且分布窄 吸附速度快 吸附容量大 再生容易等优异的吸附脱附性能 活性炭纤维是20世纪60年代发展起来的粒状活性炭 粉末状活性炭之后的第三代高效活性吸附材料 活性炭纤维与活性碳性质的比较 活性炭纤维是由原料纤维经预处理 炭化和活化三个阶段制备而成 1 预氧化 聚丙烯腈和沥青纤维预处理时为了使原料纤维不熔化 在炭化过程中不熔融变形 保持纤维形状 通常采取氧化预处理 2 炭化 通常采用热分解反应来排除原料纤维中可挥发的非碳元素 用热缩聚反应使富集的碳原子重新排列成石墨微晶结构 最终生成碳纤维 3 活化 活化反应时活性炭纤维生成发达的微孔结构和比表面积的工艺过程 活化条件和程度影响产品的结构和性能 活性炭纤维吸附回收工艺 与传统的以活性炭为吸附剂的炭质吸附法相比 活性炭纤维具有有效吸附容量大 吸附设备小 吸附效率高 吸附脱附快 有机废气资源化利用率高等优点 被认为是最有效的回收净化有机废气的新方法 近年来的发展越来越迅速 产品描述 该系统利用不锈钢材质为箱体 利用活性炭纤维耐吸附 易脱附的特性做介质 采用水蒸气为脱附剂将吸附在活性炭先问上的有机溶剂脱附带入冷凝罐 经过冷凝 将有机溶剂脱附带入冷凝罐 经过冷凝 将有机溶剂和水蒸气的混合物冷凝下来流入分层槽 通过重力沉降分离 达到气体溶剂分离的目的 广东碧蓝环保有限公司有机溶剂回收装置 据 云南日报 2009年报道 云南玉溪市某水松纸生产厂商自投入使用基于活性炭纤维吸附机理的有机废气净化回收装备投入使用以来 玉溪水松纸厂每年回收乙醇4000吨 实现经济价值2400万元 创利润1800万元以上 有机废气净化率达到95 以上 而从废气回收有机溶剂的回收率达到90 左右 一套有机废气净化回收装备的投资回收期为1 2年 每10套印刷行业有机废气净化 回收再利用装备每年将为使用单位回收有机溶剂1 2万吨以上 废气减排量减少95 以上 2008年 上海紫江彩印包装有限公司为其6台干复机安装了洛阳汇通天宝环保科技发展有限公司开发的有机溶剂回收设备 运行至今回收率一直保持在80 以上 并于2009年1月成功配置了溶剂脱水设备 脱水后溶剂的含水量低于国家标准 0 1 为企业带来了明显的经济效益 河南银利达彩印有限公司拥有13台新一代1 5米超宽幅大型凹印机 安装了洛阳汇通天宝环保科技发展有限公司的有机溶剂回收设备 第一期工程仅配备了5台 每月可回收甲苯150吨 仅需6 9个月后就能帮助企业收回全部投资成本 在国内的有机废气治理中所遇到的大部分是有机物总浓度在1000mg m3以下的废气 现以处理的20000m3 h排出有机废气为例 假定三种设备都不受特别限制 根据能源消耗进行运行费用估算 催化燃烧法每处理一立方米废气的费用为0 0059元 吸附 回收装置约为0 0024元 吸附催化燃烧大约为0 001元 2005全国大气环境学术会议 冷凝法 冷凝法是脱除和回收VOC最简单的方法 此法用于气体中VOC浓度大于5000mg m3的条件下 最高脱除率约95 故冷凝法常用作VOC的第一级净化 要将VOC完全脱除