[發明專利]一種實現揮發性有機物零排放的膜法回收工藝

有效

• 申請號: 201310744392.8
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103706224A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 丁曉斌;趙祥強;南江普
• 申請（專利權）人: 南京九思高科技有限公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;B01D53/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓

技術領域

本發明屬于化工分離與環境保護技術領域，具體的是涉及一種實現揮發性有機物零排放的膜法回收工藝。

背景技術

隨著現代工業的發展，揮發性有機物（Volatile?Organic?Compounds，簡稱VOCs）的使用量日益增加，VOCs在生產、儲存、轉移和使用的過程中，隨時都會產生大量的有機物蒸汽。例如，石油化工行業的排放氣，包括各種烴類和油氣物質；洗滌行業的廢氣排放，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、紡織和涂料等行業也會排放各種各樣的揮發性有機物。具體以涂布印刷行業為例，涂布印刷機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，涂覆產品需要進行烘干保存，烘干過程中至少80%的有機物轉化為蒸汽。如果這些有機物蒸汽直接排放到大氣中，一方面會造成大量的資源浪費，另一方面也會對環境造成嚴重的破壞。因此，隨著全球資源的日益緊張和環境問題的日益突出，工業生產中揮發性有機物的回收正日益受到人們的重視。

揮發性有機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，但是該方法對處理的揮發性有機物種類有所限制，運行費用也較高；溶劑吸收法適用于濃度較高、溫度較低和壓力較高的有機物廢氣體系，需要引入其它體系和后續分離單元，過程較為復雜，費用也較高；冷凝法對低沸點有機物的回收效果較好，對中等和高揮發性有機物的回收效果較差，該法需低溫和高壓，常與其它方法聯合使用；膜分離法是基于材料的分離過程，對材料的物化性質和微結構進行調控，實現有機物優先透過膜并在膜滲透側富集和回收的目的，高效節能，環境友好，是一種極具應用前景的新型回收方法。

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，用于處理揮發性有機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，高揮發性有機物含量的排放廢氣首先經過低溫冷凝，可直接收集到大部分的有機物，未冷凝的廢氣經過膜分離系統后，富含揮發性有機物的滲透側氣體返回冷凝單元，而沒有透過膜的滲余側氣體中還含有微量的揮發性有機物，通常直接排放處理。由于膜單元的分離系數相對較低，導致滲余側排放氣中的有機物含量通常不可忽略，尤其是總的排放量較大的時候，從環保和經濟角度出發，實現揮發性有機物的超低排放甚至是零排放是一個必然趨勢。同時，膜分離耦合工藝中的冷凝或吸收單元要求廢氣中有機物含量較高，而大部分企業排放氣中揮發性有機物的含量相對較低，這導致“冷凝+膜分離”或“吸收+膜分離”等工藝僅在油氣回收和有機單體回收等少數幾個排放廢氣中有機物濃度較高的領域中實現了產業化，而在涂布印刷、噴漆、皮革、橡膠和電子等排放有機物濃度低但總量很大的行業中難以實現應用。由此可見，膜分離耦合工藝在揮發性有機物回收方面的應用還存在一定的問題和局限性；開發先進合理的膜分離耦合工藝對于揮發性有機物的回收和再利用具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提出一種實現揮發性有機物零排放的膜法回收工藝，該工藝對膜分離系數要求相對不高，能夠實現揮發性有機物的全回收，尤其適用于揮發性有機物含量較低的體系。

本發明所采用的技術方案如下：

一種實現揮發性有機物零排放的膜法回收工藝，包括：

步驟1：將有機物發生系統產生的含揮發性有機物的廢氣直接或經冷卻后進入膜分離系統，以膜上下游兩側的壓力差為推動力實現膜分離，膜滲透側富集得到揮發性有機物含量較高的氣體，膜滲余側得到揮發性有機物含量較低的氣體；

步驟2：揮發性有機物含量較高的膜滲透側氣體進入冷凝系統，直接獲得部分有機物，同時未冷凝的氣體返回至有機物發生系統；

步驟3：揮發性有機物含量較低的膜滲余側氣體也返回到至有機物發生系統；

步驟4：步驟2和步驟3所返回的兩股氣體經過有機物發生系統后，又混合了一部分揮發性有機物，重新進入膜分離系統進入下一次循環。

本發明技術方案中，隨著步驟2和步驟3兩股氣體不斷地返回循環，有機物發生系統產生的氣體中有機物含量越來越高，同時膜滲透側氣體中的揮發性有機物含量也不斷升高，有機物含量的提高有利于冷凝系統操作。

本發明技術方案中，通過調控冷凝溫度，系統可在短時間內達到一種平衡狀態，即單位時間內有機物發生系統產生的有機物量與冷凝系統所回收的有機物量相等。工藝系統中氣體內部循環，實現揮發性有機物零排放，而且對有機物發生系統產生的揮發性有機物量沒有任何要求。