废气治理范例(3篇)
废气治理范文篇1
关键词:治理技术比较改造。
氮氧化物指NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等,总称NOx,主要来源于矿物燃料燃烧产生,约占总数的80%,其中热电厂的排放量可达30%,另外硝酸生产中排放量可达30kg/t,各种硝化过程排放量可达0.09~6.35kg/t。其对人类健康和环境的危害主要有对人体的致毒作用、对植物的损害、形成酸雨酸雾、与碳氢化合物形成光化学烟雾、参与臭氧层的破坏等。本文对工业废气中氮氧化物治理技术进行了比较、分析,并提出了良好的建议。
一、治理技术
氮氧化物治理技术方法多样,应用较广,目前国内应用较多的有:固体吸附法、液体吸收法和催化还原法以及电子束法、脉冲电晕法及微波法等。
1.固体吸附法
固体吸附法是用丝光沸石分子筛、泥煤、硅胶、活性炭等吸附废气中的NOx,将废气净化。用分子筛可以使尾气中NO2的含量由0.3~0.5%下降到0.0005%以下,但一般每处理1kgNO2需使用17kg沸石,且设备体积庞大,成本较高。当氮氧化物中的NO2浓度高于0.1%,NO浓度高于1~1.5%时,采用硅胶吸附效果较好。
2.液体吸收法
水吸收法:用水作吸收剂对NOx进行吸收。但此法吸收效率低,一般为30%-50%,仅可用于气量小、净化要求不高的场合,不能净化含NO为主的NOx。因NO几乎不溶于水,在0℃下的溶解度为7.34mL/100g水,在100℃下则完全不溶。并且用此法大多在6~7kg/cm2的压力下操作,操作费和设备费难以降低,成本较高。
稀硝酸吸收法:该法是美国Chenweth研究所开发,广泛用于美国硝酸厂的尾气治理。用稀硝酸作吸收剂对NOx进行物理吸收与化学吸收,可以回收NOx,在20℃和1.51015pa下,30%左右的稀硝酸可以吸收NOx,通常该法的NOx去除率可达80~90%。
碱性溶液吸收法:用NaOH、Na2CO3、Ca(OH)2、NH4OH等碱溶液作吸收剂对NOx进行化学吸收,对于含NO较多的NOx废气,净化效率低。为了提高NOx的净化效果,近年来又发展了氧化吸法、吸收还原法及络合吸收法等。氧化吸收法:用浓硝酸、次氯酸钠、高锰酸钾等作氧化剂,先将NO部分氧化成NO2,然后再用碱溶液吸收,使净化效率提高,日本的NE法是采用碱性高锰酸钾作为吸收剂,NOx去除率可达93~98%,但运转费用较高。
3.催化还原法
含非选择性催化还原法和选择性催化还原法两种。前者是将废气中的氮氧化物和氧两者不加选择地一并还原。目前主要采用CH4、H2、CO等作还原剂与NOx进行催化还原反应,发生如下反应:
CH2+4NO2-4NO+CO2+2H2O(1)
CH2+2O2-CO2+2H2O(2)
CH2+4NO-2N2+CO2+2H2O(3)
反应时应将气体预热至480℃,反应结束时控制温度以不超过800℃为宜,废气中氧的含量应控制在3%以下。
选择性催化还原法(SCR):用NH3作还原剂,有选择性地将NOx催化还原为N2,废气中的氧很少与NH3反应,放热量小。
4NH3+6NO-5N2+6H2O
8NH3+6NO2-7N2+12H2O
在没有催化剂条件下,上述反应只能在980℃左右进行,成本较高。而采用催化剂时,其反应温度可降低,从而降低成本。选择性催化还原法中低温SCR工艺是目前SCR工艺发展的一个重要研究方向,该工艺的最佳反应温度为150~250℃,克服了常规SCR工艺中待处理烟气需预热的缺点,降低了运行费用。陕西国电热工研究所开发了低温稀土SCR催化剂,能在200℃以下实现脱硝;而新型CuO/活性炭催化剂在125~250℃时脱硝率可达90%。
二、治理技术的改进
上述几种方法不同程度存在着投资过大或运行费用过高等问题,例如催化氧化法就是在贵金属催化下完成,但贵金属催化剂价格高,易毒化失效,须经常再生,操作复杂,运行成本高等等,有人经多次试验,完成了高效氧化器的设计,不使用催化剂,把含有氮氧化合物的烟气通过风机进入高效氧化器,与空气中的氧瞬间作用,氧化后的烟气进入吸收塔,用水吸收。吸收液反复循环,可得到较高浓度的硝酸;吸收后的烟气再次进入新的高效氧化器,氧化尚未氧化的和新产生的NO,二次氧化后的烟气用稀碱吸收,达标后排放。选择此项治理技术的优势在于:a、直接用空气或氧气氧化,不需要催化剂,运行成本低。b、操作简单,基本不需经常维护,设备相对简单,投资相对较小。c、适用范围宽,治理排放量可高达数百万立方/小时以上,既可用于化工过程,又可用于烟道气的脱硝处理。d、可以和脱硫过程无缝对接,在脱硫完成后,接着使用非催化氧化技术脱硝,达到联合脱硫脱硝的目的。e、产品为硝酸或硝酸盐,可以回收,有一定经济效益。f、净化效率高,尾气中的氮氧化物含量可降至300甚至200mg/Nm3以下,不会产生新的污染。
三、结语
目前国内许多中小企业不治理氮氧化物而直接超标排放,或采用尿素、碱喷淋吸收法等进行简单控制,污染物难以达标排放;而治理技术的改进可使废气达标排放,净化后的废气达到GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》表2“新污染源大气污染物综合排放值”中氮氧化物排放标准。
参考文献
[1]刘有智等.超重力法处理高浓度氮氧化物废气中试研究.化工进展第7期.1059.
[2]汪大翠.徐新华等.化工环境工程概论,化学工业出版社,2007.
废气治理范文
关键词:环境经济学;污染治理投入度指数;工业废气;污染物;治理投资
中图分类号:F062.2文献标志码:A
0引言
中国是一个疆域广阔的国家,经济发展水平、环境资源承载能力等在不同区域存在着很大差异。经济快速发展以及工业化程度的不断提高,使得工业污染物的产生与排放日趋严重,治理工业污染物日趋紧迫。工业是中国污染物排放的主体,因此降低工业污染物排放强度,加大治理工业污染物力度是中国环境保护的重点,也是工业现代化的必然要求。工业污染是指工业生产过程中所形成的废气、废水和固体排放物等对环境造成的污染。工业废气是工业污染的主要组成之一,随着工业化进程的推进,越来越多的资源被开发利用,资源消耗速率开始超过资源的再生速率,产生的废弃物数量大幅增加,导致工业废气排放量及其增长率持续上升[1]。工业废气中含有多种污染物,工业废气排放量的增加成为破坏空气质量的重要因素[2]。全面建设小康社会的目标之一是要在2022年基本实现工业化,因此降低工业污染物排放强度、有效治理工业污染物是中国实现工业化和环境友好型社会的关键环节。
笔者以工业废气污染物排放与治理投资关系为重点,提出污染治理投入度指数(PCII);并根据《中国环境统计年鉴》,以中国31个省市自治区为研究对象,针对工业废气中的SO2和烟(粉)尘,统计其排放量,并计算对应的PCII值;最后,运用数理统计方法进行对比分析。
1工业污染物排放分析
1.1工业污染物组成
工业污染物是中国污染物排放的主体。工业污染物排放主要是由工业生产过程中的“三废”及各种噪音产生的,可分为工业废水、工业废气、工业固体废物和工业噪声等。
工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水排放量约占总废水量的2/3,主要指用于洗涤产品、冷却设备、产生蒸汽输送废物和作为生产原料以及稀释等方面的废水[3]。随着工业化进程的加快,中国水污染加重,污染源主要来自工业发展超标排放的工业废水和大量未经处理直接进入水体的生活污水[4]。工业废水处理经过100多年的大量试验研究和生产实践,取得了一些成效,但由于许多工业废水成分复杂,性质多变,仍有一些技术问题没有完全解决。
工业废气是指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入空气的含有污染物气体的总称。这些废气有SO2、CO、硫酸(雾)、烟尘及生产性粉尘等。工业废气排入大气会污染空气,这些物质通过不同途径进入人体内,有的直接产生危害,有的还有蓄积作用,严重危害人体健康。在《全国环境统计公报》和《中国环境状况公报》中,统计的工业废气主要污染物有SO2、烟尘及粉尘等。
工业固体废物是工业生产过程中排入环境的各种废渣、粉尘及其他废物,分为一般工业固体废物和有害工业固体废物。工业固体废物数量庞大,种类繁多,成分复杂,处理困难。工业固体废物的堆存占用大量土地,并对空气、地表水和地下水产生二次污染。削减工业固体废物产生量是中国污染物排放总量控制的重要任务之一。一些工业固体废物经过适当的工艺处理,可成为工业原料或能源,较工业废水、工业废气容易实现资源化。
工业噪声是指工厂在生产过程中由于机械震动、摩擦撞击及气流扰动产生的噪声。工业噪声声源多而分散,类型比较复杂,因生产的连续性导致声源也较难识别,治理起来相当困难。
1.2工业废气排放分析
工业废气排放量是指企业厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中产生的各种排入大气的含有污染物气体的总量[5]。工业废气排放量测算方法为燃料燃烧过程中的废气排放量与生产工艺过程中的废气排放量的加和。
中国属于煤炭型污染比较严重的国家,燃煤型能源结构导致SO2、烟尘、粉尘和氮氧化物进入大气,成为大气污染严重的主要原因[6]。根据《中国环境统计年鉴》,2008~2011年中国工业SO2、工业烟尘、工业粉尘的排放量以及工业烟(粉)尘排放总量(工业烟尘排放量与工业粉尘排放量的加和)见表1。
根据表1可知:中国工业SO2排放量远大于工业烟尘、工业粉尘的排放量,也大于工业烟(粉)尘排放总量;中国工业烟尘排放总量略大于工业粉尘;中国工业SO2、工业烟尘、工业粉尘的排放量及工业烟(粉)尘排放总量在2008~2010年逐年小幅下降,但到2011年工业SO2与工业烟(粉)尘排放总量有所上升。
4结语
(1)中国工业废气排放量随着工业化程度的提高而上升,没有出现显著的下降趋势,说明环境污染的治理滞后于工业化的进程。
(2)提出污染治理投入度指数(PCII),用于反映经济增长与环境发展状况,表征环境污染治理力度。PCII值愈大,说明污染治理投入力度愈大;反之,说明污染治理投入力度愈小。
(3)工业SO2排放量普遍大于工业烟(粉)尘排放总量,治理工业烟(粉)尘的投入度大于治理工业SO2的投入度;31个省市自治区的污染治理投入度指数曲线总体随治理工业废气投资的增加而波动上升;治理工业废气投资与对应的IPCIISO2[KG-30x]、IPCIISD总体呈正相关关系,但污染治理投入度指数曲线的波动很明显,说明一些地区治理工业废气投资不够或分配不均衡。
(4)中国环境污染治理投资中的工业污染治理项目投资额所占比例较少,而且逐年下降,远低于“三同时”项目环保工程投资额和城市环境基础设施建设投资,这也是导致工业污染状况不容乐观的主要原因之一。因此,应提高工业污染治理项目投资,引进先进技术,提高投资利用率,降低工业污染物排放强度。
参考文献:
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废气治理范文
Abstract:Insynthesisleatherproductionprocesswastegasmainoriginfororganicsolventvolatility,butexpandsgraduallyalongwiththesynthesisleatherproductscaleofproduction,thesynthesisleatherindustryexhaustgasdischargeandtheenvironmentquestiondaybydayarealsoprominent.Thisarticletosynthesizestheleatherwastegasthegovernmenttechnologytocarryonthemultianalysisandthediscussion,providesthemodeltakethetimeastheproject.
1.引言
合成革是以高密织布(非织造)作为基布进行聚氨酰浸渍和涂层加工后的产品。由于合成革产品应用领域的迅速扩大、产品的高附加值,其生产规模逐步扩大,但由此引发的废气排放和环境问题也逐渐凸显。因此,采取经济实用的治理技术,开发合适的工艺流程,使众多合成革厂的废气排放指标达到国家标准,具有重要的现实意义。
2.合成革生产的环境问题
合成革生产过程中废气的主要来源为有机溶剂的挥发、其来源包括树脂及溶剂在配料、运输、存放时的挥发;涂覆或含浸等加工过程中有机物的挥发;在烘箱加热时有机物的挥发;后处理过程中有机物的挥发。废气污染物同具体工艺及配方组成有关。对于一定工艺配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。干法工艺生产过程中一般的有机溶剂污染物有:DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等;湿法工艺生产过程中一般的有机污染物有DMF。
二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂近年来使用量剧增,它的用途很广,主要用作高分子合成的溶剂或中间原料,特别是用作聚丙烯晴纤维的纺丝溶剂,也用于制造人造革或皮革(或称PVC面料、镭射革、防水布)表面材料时作为聚氨基甲酸酯树脂的处理溶剂,还被用作石油制品如:乙烯、丁烯的分离提取溶剂、乙炔的回收和防虫防锈涂料的溶剂等。二甲基甲酰胺属中等偏低的有毒物质,可经呼吸道、皮肤和消化道侵入机体,引起中毒反应。
3.合成革废气的治理技术
3.1合成革主要生产工艺及产污简介
合成革生产工艺(工序、流程)种类较多。根据要求,一种产品往往需要多种生产工艺进行组合生产。通常以一种材料为基材,在上面涂覆一层或多层合成树脂(包括各种添加剂)制成的一种外观似皮革的产品。所用的基材有各类织布、合成纤维无纺布、皮革等,也有无基材的产品。涂覆的合成树脂主要为聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC),据资料介绍还有聚酰胺(PA)和聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等,在此重点介绍干法和湿法的生产工艺。
3.1.1干法生产工艺
干法生产工艺用于聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)及聚烯烃(如聚乙烯PE、聚丙烯PP)等合成革的生产,包括直接涂覆法和间接涂覆法(离型纸法、钢带法等)。其主要工艺流程是将涂层物质涂覆(直接涂覆或间接涂覆再贴合)并烘干的过程,其中最常见的为离型纸法。
离型纸干法典型生产工艺流程图1。
3.1.2湿法生产工艺
湿法生产工艺主要是聚氨酯(PU)合成革生产工艺,生产的结果一般还是半成品(称为“贝斯”),一般再经干法工艺或其它后处理后才成为成品。湿法工艺包括浸渍(含浸)、涂覆工艺或两种工艺组合。
3.1.3合成革的废气污染物
废气污染物同具体工艺、配方组成有关。对于一定工艺,配方往往可以更改,所以其产生的具体污染物也并不固定。生产过程中一般的污染物有:
(1)聚氨酯干法工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮等)
(2)聚氨酯湿法工艺:有机溶剂(DMF)
(3)聚氯乙烯等相关工艺:增塑剂烟雾(邻苯二甲酸二辛酯等)、氯乙烯、氯化氢、有机溶剂、铅
(4)后处理工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯、丁酮、乙酸丁脂等)、颗粒物
(5)超纤工艺:有机溶剂(DMF、甲苯、二甲苯等)
3.2合成革废气的治理技术
制革生产工艺中加入甲苯、丁酮和DMF作为溶剂,由于较易挥发、回收困难,这些溶剂大部分随着废气排入环境中。目前,对于高浓度的有机废气的净化处理,人们早就有研究,而且已经开发出一些卓有成效的控制技术。在这些控制技术中研究较多并且广泛采用的有吸附法、热破坏法、冷凝法、吸收法等。近年来形成的新控制技术有生物膜法、电晕法、臭氧分解法、催化燃烧法和等离子体分解法等。但对于低浓度有机废气,净化处理难度大且费用高。因而这类工业废气的净化处理在国内外都是环境保护的难题之一。
废气处理方法一般有:焚烧法、吸收法、吸附法、催化燃烧法、冷凝法、静电法和玻纤过虑器法等。对较稀有机溶剂废气采用催化燃烧法的很多。我国加入WTO后,国家对环境的治理越来越严格。而现在的制革废气中有机物含量达不到新的排放标准,已有方法少且不理想。合成革废气治理技术的发展是随着合成革工艺的改变而不断变化的。合成革生产中DMF使用规模与其它工业相比并不算大,但回收技术并不简单。与主体设备相比,回收设备费用的投资相当高。废弃物回收利用是合成革行业最有潜力的清洁生产途径,经济效益明显。我国DMF大部分需进口,且价格昂贵,回收DMF可大幅度节约成本,具有重要的现实意义。
干法生产线的有机废气主要在烘箱和涂台等处产生。废气排放特征为:废气温度低,一般低于75℃;废气量大,一条典型的干法生产线排放含DMF工艺废气的量约为大于2000~25000m3/h;废气中有机物污染物浓度高,其中DMF的浓度约为1500ppm;污染物DMF可与水混溶。根据以上废气特征,可以将干法生产线DMF废气进行回收利用。现有制革废气治理技术一般采用水喷淋塔吸收并回收废气中DMF,或者活性炭吸附废气中有机溶剂,再经直接燃烧处理。喷淋水吸收法虽然能较好地除去废气中的DMF,但对甲苯和丁酮的去除率很低,甲苯和丁酮依然随着废气排入大气中。活性炭吸附在制革废气治理中,由于气量较大,活性炭再生困难。现多采用吸附饱和后直接送去燃烧的方式,因此运行费用很高,一般企业难以承受。我国有些合成革厂采用分段浓缩提取法,即将初始溶剂蒸发最浓缩的区域中,采取有形隔绝稀薄区域的措施,将此段浓废气单独吸出处理。有些厂采用串联多级吸收塔,循环吸收,直到允许排放浓度才放空。要串联多少塔那就取决于废气的排放浓度。
4.基于绿色设计概念的吸收法治理工艺
绿色设计和绿色产品的概念最早出现在70年代。经过几十年的发展,对绿色设计已有了较为科学的定义。绿色设计是以环境资源为核心概念的设计过程,即在产品的整个生命周期内,优先考虑产品的环境属性,如可拆卸性、可回收性等,并将其作为产品更新换代的设计目标,在满足环境目标的同时保证产品的理化目标。绿色设计综合了面向对象设计,并进行工程、寿命周期设计等,包含了产品从概念形成到生产制造,乃至废物的回收、再用及处理的各个阶段,即涉及到产品的整个生命周期。
本文在此从绿色设计的概念出发,遵循绿色设计的目标和原则,最大限度地提高产品的资源和能源利用率,降低产品生命周期成本,使产品的环境污染最小化。在合成革废气治理工艺设计的过程中,通过应用溶剂绿色化技术,在不引入新的有机溶剂的前提下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,从而能够产生明显的环境效益、社会效益和经济效益,下面以某合成革厂的废气治理为例进行说明。
4.1废气排放工艺参数
由表1中的各项工艺参数可以发现,现有废气特点是废气排放量大,废气中所含的有机溶剂-DMF、甲苯和丁酮的溶解特性存在差异。针对该厂的废气排放特点,选用现有的废气治理工艺中较为经济成熟的吸收法,结合该合成革厂的实际情况和治理需要,进行工艺设计,选用DMF作为吸收剂。利用厂方已经有喷淋塔水吸收DMF设备、水-DMF蒸发回收系统、排气筒和风机等设施,重点考虑去除废气中的甲苯和丁酮。
4.2工艺原理
本工艺设计的关键是以两级吸收塔设备来分别吸收废气中的甲苯、丁酮和DMF。填料塔或板式塔作为第一级吸收设备,DMF作为吸收溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮,并配以包括系列换热器、蒸发器、回收溶剂接受槽、输送泵、真空泵等设备的有机溶剂蒸发回收系统,从废气中吸收分离出甲苯和丁酮。DMF则随废气进入第二级吸收设备。第二级吸收设备为喷淋塔或板式塔,水作为吸收溶剂来吸收废气中的DMF,经吸收净化后的废气排放。回收的DMF一部分用作第一级吸收设备的吸收溶剂,其余的DMF和回收的甲苯、丁酮用于生产或者出售。该工艺设计的有益效果是,可以在不引入新的有机溶剂情况下,高效率地吸收回用废气中的甲苯、丁酮和DMF,具备明显的社会效益和经济效益,并使得废气中的上述三种有机溶剂成分能达标排放。
4.3工艺流程
为了不增加新的污染成分,同时有效利用厂方现有的水吸收DMF设备,降低投资和运行成本,在此采用DMF-水联合吸收工艺。工艺流程简图如图1所示。
第一级吸收系统:由换热器(DMF-Air)、填料塔、风机1、甲苯/丁酮真空蒸发设备合相应的辅助设备组成,主要吸收和回收废气中所含的甲苯、丁酮。吸收设备采用填料塔,塔内装规整填料,吸收溶剂选用DMF溶液。第二级吸收系统:由喷淋塔、风机2、DMF常压蒸发回收设备和相应的辅助设备设施组成。根据DMF的溶解特性,选用水作为吸收溶剂。DMF常压蒸发回收设施选用厂方现有设备。在厂方已有水吸收DMF系统的情况下,只需在收集好的废气出口至水吸收DMF设备之间添加第一级吸收系统,形成完整的废气中有机溶剂治理回用装置,从而大幅度降低系统的投资费用。
整个装置工作时,收集好的有机废气先进入DMF-Air换热器进行预降温,从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在此进行预升温。从DMF-Air换热器中出来的废气进入填料塔,填料塔内装有SM350型板波填料,采用DMF溶液作为溶剂来吸收废气中的甲苯和丁酮。在此过程中,甲苯和丁酮绝大部分被溶剂吸收而进入DMF溶液,DMF溶液对甲苯和丁酮的吸收效率高达95%,从而保证尾气中甲苯和丁酮成分的达标排放。进入吸收溶剂的甲苯和丁酮从塔底经过DMF-Air换热器进入“甲苯/丁酮真空蒸发系统”。在此吸收过程中,废气中因带出而新增加的DMF及原有的DMF气体从塔顶出来后经过引风机切向进入喷淋塔。气体在喷淋塔内旋转上升,与自上而下的吸收溶剂水雾接触发生吸收作用,由于水对DMF的吸收作用非常强,因此在该塔中基本能完全除去废气中的DMF成分。从喷淋塔底出来的吸收了DMF的水溶液经过泵进入厂方原有的DMF常压蒸发系统进行DMF和水的蒸发分离。为了减少废气中的含水率,应在喷淋塔顶部加装特殊设计的旋转除雾板,防止风机带水,影响系统的正常运行。从喷淋塔顶部出来的废气经过引风机后通过排气筒排入大气。从填料塔底出来的吸收了甲苯、丁酮的DMF溶液在泵送作用下先进入。
DMF-Air换热器与废气热交换进行预升温。之后,含溶质的DMF溶液进入DMF换热器,蒸汽作为加热源,在这里DMF溶液被加热到100℃。DMF经加热后进入真空蒸发器,在真空蒸发器中,由于甲苯和丁酮的沸点比DMF低,丁酮和甲苯先从溶液中蒸馏出来进入甲苯丁酮冷凝器,在甲苯丁酮冷凝器中冷凝后,甲苯和丁酮进入溶剂接受槽,甲苯、丁酮液体从溶剂接受槽底部进入回收有机溶剂罐进行回收,然后再次应用生产。从真空蒸发器中出来的DMF溶液由DMF泵送至DMF冷却器,在DMF冷却器中和冷却水进行热交换从而降温至300℃,再循环回填料塔作为溶剂使用。整个管路的真空度由后续的真空泵提供真空度。在整个循环过程中,由于雾沫夹带等原因,DMF溶液会有少量的损耗,因此,应当定期补充适量DMF溶液。
5结论