膜法回收VOC的应用概况

信息来源环保英才网：膜法回收VOC的应用概况1、概述用膜分离法可回收的VOC有脂肪族和芳香族碳氢化合物、氯代烃、酮、醛、腈、酚、醇、胺、酸、氯氟烃等,如丁烷、辛烷、三氯乙烯、二氯乙烯、苯乙烯、丙酮、乙醛、乙腈、甲基溴、甲基氯、甲基异丁基酮、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲醇、环氧乙烷、环氧丙烷、CFC-11、CFC-12、CFC-13、HCFC-12等。膜分离技术已成功地用于许多领域,许多用其他方法难以回收的有机物,用膜分离技术则可有效地解决。世界上现已有数十套装置建成并已运行多年,如聚烯烃生产中己烷的回收,喷漆过程中HCFC-123的回收;医院中环氧乙烷的回收;从工业废水的气提废气中回收二氯乙烷;从加油站回收各种碳氢化合物;从气雾剂和泡沫塑料等行业排放物中,回收破坏臭氧层的CFC和替代物HCFC等,这些只是用膜分离法有效回收有机溶剂的部分实例。1996年,膜技术实现了从工业聚烯烃装置的冲洗气中回收烯烃单体,这预示着在有机溶剂的生产过程中,用膜技术来代替部分传统的分离技术,在技术上已经成为可能。随着高效分离膜出现和膜系统价格的降低,它会成为一种重要的有机化工生产和有机溶剂的回收手段。2、工业化生产现在全世界已有近60套膜法VOC回收装置。日本在过去的十几年中,在膜法VOC回收方面已有9套工业装置投入运行,4套中试装置取得试验结果,主要用于汽油、乙烷、甲苯、甲烷、二氯甲烷、氯乙烯、乙烯、替代氟里昂的回收,装置中膜的使用寿命最长的已超过9年。随着能源工业及塑科工业的发展,VOC的处理回收将变得日益迫切,从而形成新的膜市场。近年来,德国的GKSS公司、美国的MTR公司和日本的日东电工都成功地实现了采用膜技术回收废气中VOCs的工业化生产,其主要工业应用列于下表。信息来源环保英才网：、控制大气污染方面回收的方法有常压法和加压法两种。常压法:将被处理的废气送入过滤器,除去其中的烟雾和粉尘,然后通过VOC分离膜将其中的VOC分离出来。用真空泵将分离出的高浓度VOC送入回收塔,回收得到液态VOC。将未被回收的VOC蒸气与空气一起再送入过滤器,进行循环处理。常压法虽比加压法回收废气中VOC的能力稍稍差一点,但处理后尾气中的VOC浓度完全能满足日本对VOC排放浓度规定的要求。同时,常压法因运转费用低,所以在日本被广泛采用。加压法:将被处理的废气送入压缩机,在提高压力2～3巴的条件下将其送入回收塔,使其与汽油对流接触,回收得到液态VOC。从回收塔出来的未被回收的蒸气,通过VOC分离膜,使其与空气分离,用真空泵再送入压缩机进行循环处理,加压法处理废气,处理后尾气中的VOC浓度完全能满足欧美对VOC排放浓度严格规定的要求。VOC不但对人们的身体健康造成直接的伤害,对人们赖以生存的大气也同样造成破坏。这些促使西方发达国家颁布法令,对挥发性有机物的排放进行控制。1990年美国通过的《清洁空气法案修正案》,扩大了控制污染物的范围,将大部分工业生产所用的挥发性有机物列入189种毒性空气污染物。中国的《中华人民共和国大气污染防治法》要求工业生产中产生的有毒气体要进行净化处理,对可燃性气体要回收利用,中国的《中华人民共和国大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996),仅规定13种(类)有机物的排放标准,将大部分的其他有机物按非甲烷类烃来处理,并规定了统一的排放标准为150mg/m3,但制订这些有机物的具体排放标准只是时间问题,如北京等城市已经开始控制汽车排放的尾气。4、从工业废气中回收有机溶剂的技术有机溶剂广泛用于各种工业过程,如石油化工、制药、印刷、胶粘剂、喷漆信息来源环保英才网：等行业。这些溶剂最终以废气的形式排入到大气中,废气中的挥发性有机溶剂称为VOC,该类有机物大多具有毒性。有些溶剂则因其稳定性,能长期稳定地存在于大气中而不分解,如已被各国列为禁止使用的氯氟化合物CFC等,这类溶剂会破坏臭氧层。有机溶剂回收技术和有机溶剂的处理技术有回收法和消除法。回收法主要有吸附法、冷凝法、吸收法及膜分离法,是通过物理方法,用温度、选择性吸收剂和选择性渗透膜等来分离回收有机溶剂。消除法有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术。主要是通过化学或生化反应,用热、催化剂和微生物等将有机物转变成为CO2和水。膜分离技术是使用对有机物具有选择渗透性的聚合物膜,在压力驱动下进行VOC的渗透分离。该膜对有机蒸汽较空气更易于渗透10～100倍。美国MTR公司开发了一种新型的膜集成分离系统,该技术合压缩冷凝和膜分离两种技术的特点,来组合实现分离。先用压缩机将进料气提高到一定压力,然后压缩的进料气进入冷却器冷凝,部分有机物冷凝下来。离开冷凝器的未凝气体中仍含相当数量的有机物,并具有很高的压力。将未凝气送到膜分离系统,有机选择性膜将气体分成两股物流,脱除了有机物的未渗透侧的净化气,达到了环保要求而排放到大气中;渗透物流为富集有机物的蒸汽,该渗透物流循环到压缩机的进口。该系统通常可以从进料气中移出99%以上的VOC。该系统的特点是未渗透物流的浓度独立于进料气的浓度,该浓度由冷凝器的压力和温度决定。另外,系统无废物产生,离开系统的是回收的有机溶剂和净化的排放气,含较高浓度有机物的废气在过程内循环。膜分离技术是一种“洁净技术”。综上所述,从工业排放的有机废气中回收有机溶剂,不仅可以解决环保问题,同时也回收了资源,并可为企业带来经济效益。通过正确选择和组合现有的回收技术,可以更有效而经济地回收有机溶剂。对于那些在回收溶剂的同时,不会带来二次污染的技术(如膜技术),应更加注意。5、有机蒸汽/氮气混合气膜法分离有机蒸汽(VOC)/氮气混合气膜法分离过程是气体分离膜应用的又一分支,在化工产品的生产过程中,经常要排放一些含有机物质的气体,这些气体通常是惰性气体(氮气、空气)和烷烃、烯烃等有机气体或它们的蒸气组成的混合气。这类排放气的传统处理方法有催化燃烧和活性炭吸附等。随着膜技术的发展,可以实现混合气的分离,它不仅可以回收附加值高的烷烃、烯烃等有机气体,而且惰性气体(氮气、空气)也可以回用,其经济效益可观。膜分离技术与传统方法相比,具有高效、节能、操作简单和不造成二次污染等优点。在80年代有机蒸汽分离与回收装置已开始工业化,如美国MTR公司、德国GKSS公司及日本日东电工等公司,根据分离对象,建立不同的有机蒸汽分离与回收装置。大连化物所对膜法分离有机蒸汽/氮气混合气过程作了多年研究,并在吉化建立一套有机蒸汽/氮气混合气信息来源环保英才网：的分离实验装置,分离效果明显。实践证明:膜法分离有机蒸汽过程操作简单,运行稳定,在石油化工行业具有很广阔的发展前景。VOC/N2膜分离过程中,应采用硅橡胶做分离层,耐有机溶剂的材料做支撑层,如PAN,PEI(聚间苯二甲酸乙二酯),PI(聚酰亚胺)等;在VOC/N2膜分离的过程设计中,采用低温或高压条件有利于脱除率的提高,原料气中VOC的浓度,以及在渗透侧抽真空都对VOC的脱除率有影响;利用膜法回收有机蒸汽流程简单,操作方便,为进一步开发和完善有机蒸汽膜法回收过程奠定实验基础。6、用膜系统从聚丙烯排气中回收和循环丙烯DSM公司在荷兰Geleen建造了一套耗资100万美元的从聚丙烯装置中回收丙烯的设施,该系统由美国加州膜技术研究公司(MTR)设计,可以从装置中回收丙稀并循环用于聚合,过程回收的氮气将用于从聚合物产品中脱除未反应的单体。该聚丙烯装置采用阿莫科/氮气(日本)公司工艺,DSM公司设置的这套称为Vaporsep系统是同类设施中的最大者,膜法Vaporsep技术比其它方案(包括变压吸附)具有经济上的优点。预计偿还期为一年,每年节约丙稀和氮气可达100万美元。该系统可以分离和循环树脂脱气时生成的气体。在生产过程中,聚合物颗粒用氮气驱动以脱除未反应的单体和其他挥发性烃类,脱气过程的排气一般烧去以废弃未反应的单体和脱气用氮气。在丙稀回收系统中,气体混合物被压缩后再送往膜分离单元。膜分离单元将混合物分成两股气流:(1)贫含单体的气流,循环至脱气过程;(2)富含单体渗透气,压缩并送至第二膜单元,第二膜单元将气体分成另一股贫含单体气流和含90%-95%单体的气流,后者净化并循环至聚合过程。该膜法分离单元的能力为21m3/min,拥有膜面积约279m2,该系统包含约50个膜组件,分布在2.5个蒸气分离单元中。