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1、信息来源环保英才网：http:/ 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
2、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
3、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：http:/ 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,
4、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23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
5、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150 mg/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
6、英才网：http:/ 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1010
7、0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
8、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
9、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/氮信息来源环保英才网：http:/ /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
10、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/
11、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21 m 3 /min,拥有膜面积约279 m 2 ,该系统包含约50个膜组件,分布在2. 5个蒸气分离单元中。
