專利名稱：廢氣回收方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣回收方法及其裝置，尤其是涉及廢氣中的溶劑等揮發(fā)性有機化合物的回收再利用的方法及其裝置。
各種工廠產(chǎn)生了各種溶劑等的揮發(fā)性有機化合物。最好回收再利用這些氣體。為此，提出了回收溶劑等的各種方法。
過去，作為工廠等排出的揮發(fā)性有機化合物的回收，一般知道了在活性炭等吸附材料上吸附揮發(fā)性有機化合物的方法。由于例如無法根據(jù)氣體溶劑類型在吸附材料上吸附揮發(fā)性有機化合物并且因而有機化合物被排出，所以這種方法不能達到預(yù)期的除去性能。此外，活性炭劣化速度根據(jù)氣體溶劑類型而加快，存在著活性炭交換成本增大的問題(運營成本)。
此外，利用洗滌器的揮發(fā)性有機化合物氣體的回收是常見的方式。風(fēng)量增大且揮發(fā)性有機化合物氣體中的低濃度氣體，洗滌器所需的水量增大。
當(dāng)水量增多時，更多地產(chǎn)生了含有洗滌器所回收的揮發(fā)性有機化合物的廢水，處理這種廢水的回收揮發(fā)性有機化合物的工作量增大，因而這樣的回收方法成為在經(jīng)濟上有困難的回收方法。
本發(fā)明的目的是提供這樣一種廢氣回收方法及其裝置，它們能夠成本比較低但高效率地回收大量廢氣中的溶劑等揮發(fā)性有機化合物并且能夠再利用所回收的揮發(fā)性有機化合物。
實現(xiàn)上述目的的廢氣回收方法是這樣的<1>一種廢氣回收方法，其特征在于，它包括在水中吸收揮發(fā)性有機化合物氣體的第一步驟、凍結(jié)濃縮在第一步驟中獲得的含揮發(fā)性有機化合物的水并且使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的第二步驟、利用在該步驟中獲得的冰來制冷的第三步驟、再利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的第四步驟。
<2>如第<1>項所述的廢氣回收方法，其特征在于，第四步驟由使含高濃度揮發(fā)性有機化合物的水分離成揮發(fā)性有機化合物和水的步驟構(gòu)成。
<3>如第<1>項或第<2>項所述的廢氣回收方法，其特征在于，它包括把在第四步驟中分離出的水供給第一步驟的第五步驟。
<4>如第<1>項-第<3>項之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第四步驟分離出來的揮發(fā)性有機化合物供應(yīng)給需要揮發(fā)性有機化合物的設(shè)備的第六步驟。
<5>如第<1>項-第<4>之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第三步驟中利用冰制冷后生成的水供給第一步驟的第七步驟。
<6>如第<1>項-第<5>項之一所述的回收方法，其特征在于，揮發(fā)性有機化合物是有機溶劑。
<7>如第<1>項-第<6>項之一所述的回收方法，其特征在于，在廢水處理設(shè)備中，分解處理在第三步驟中利用冰制冷后生成的水中的揮發(fā)性有機化合物。
根據(jù)本發(fā)明的廢氣回收方法，在第一步驟中，在水中吸收廢氣中的揮發(fā)性有機化合物氣體。在第二步驟中，含有揮發(fā)性有機化合物的水被凍成冰，從而水結(jié)成冰變成了近似于純水的冰，而揮發(fā)性有機化合物沒有被凍結(jié)，從而所述揮發(fā)性有機化合物溶解在水中。因而，在經(jīng)過第二步驟的水中的揮發(fā)性有機化合物濃度增高。含這種高濃度揮發(fā)性有機化合物的水在第四步驟中被分離成揮發(fā)性有機化合物和水。此時，由于水中的揮發(fā)性有機化合物濃度高，所以該分離步驟的處理量減少，分離所需的能量減少。
實現(xiàn)上述目的的廢氣回收裝置是這樣的<8>一種廢氣回收裝置，它包括在水中吸收揮發(fā)性有機化合物氣體的第一機構(gòu)、凍結(jié)濃縮在第一步驟中獲得的含揮發(fā)性有機化合物的水并且使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的第二機構(gòu)、利用在該步驟中獲得的冰來制冷的第三機構(gòu)、再利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的第四機構(gòu)。
<9>如第<8>項所述的廢氣回收裝置，其特征在于，第一機構(gòu)是洗滌器。
<10>如第<9>項所述的廢氣回收裝置，其特征在于，第四機構(gòu)是蒸餾器。
通過本發(fā)明的廢氣回收裝置，最佳地實現(xiàn)了廢氣回收方法。尤其是在洗滌器中，水滴或水膜與揮發(fā)性有機化合物氣體的接觸效率高，在蒸餾器中，通過揮發(fā)性有機化合物與水之間的沸點差而有效地使揮發(fā)性有機化合物與水分離。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，因此能夠利用本發(fā)明的廢氣回收方法及其裝置從含有大量溶劑等揮發(fā)性有機化合物的廢氣中有效地除去揮發(fā)性有機化合物，在不使用活性炭等吸附材料的情況下，只使用水就足夠了，在能夠再利用所回收的溶劑的同時，能夠有效地再利用在回收揮發(fā)性有機化合物時產(chǎn)生的制冷，從而能夠降低揮發(fā)性有機化合物回收的運營成本。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。


圖1是表示本發(fā)明廢氣回收裝置的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
10-溶劑廢氣排放源；14-洗滌器(噴淋塔)；18-冷凍濃縮機；20-蒸餾器；24-熱交換器；26-溶劑回收槽；32-儲冰槽；36-熱交換器以下，說明本發(fā)明最佳實施例。
<廢氣回收方法>
※第一步驟第一步驟由在水中吸收揮發(fā)性有機化合物氣體的工序構(gòu)成。在這里，揮發(fā)性有機化合物可以是水溶性有機溶劑。至于水溶性有機溶劑，例如可以是甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇等酒精類及甘醇等多價酒精類、丙酮、甲酮、甲乙酮、環(huán)己酮等酮類、甲基甲酸、乙基甲酸、甲基乙酸、乙基乙酸、甲基乳酸等酯類等。
在各種工廠內(nèi)，這些揮發(fā)性有機化合物成氣體狀地包含在廢氣中。能夠通過使廢氣更有效地接觸水而在水中吸收廢氣中的揮發(fā)性有機化合物。至于在此所用的方式，雖然可以是使廢氣過水的方法，但采用洗滌器的方法尤其適用。在洗滌器中，具有廢氣所含的揮發(fā)性有機化合物氣體通過水滴或水膜而補足的功能，也可以使用噴淋塔、旋流式洗滌器、文丘里洗滌器、泰森清洗器和其它裝置，尤其是從能夠有效地截留廢氣中的揮發(fā)性有機化合物氣體在水中吸收揮發(fā)性有機化合物的觀察出發(fā)，優(yōu)選噴淋塔。
※第二步驟第二步驟是凍結(jié)濃縮含有揮發(fā)性有機化合物的水并使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的工序。凍結(jié)濃縮含有揮發(fā)性有機化合物的水的方式可以是利用冷卻板在板上結(jié)冰的方法、利用冰粒的方法和利用加減壓力的方法等，而本發(fā)明可以是任何一種方法。在第二步驟中，凍結(jié)濃縮含有揮發(fā)性有機化合物的水將高濃度地含有揮發(fā)性有機化合物的水與近似于純水的冰分離開。近似于純水的冰變成冰晶顆粒及冰團等狀態(tài)。
※第三步驟第三步驟由利用在第二步驟中獲得的冰來制冷的工序構(gòu)成。最好將熱交換器用作利用這種制冷的機構(gòu)。
※第四步驟第四步驟最好是由是在第二步驟中生成的含高濃度揮發(fā)性有機化合物的水被分離成揮發(fā)性有機化合物和水的工序構(gòu)成。這個分離工序能夠采用蒸餾器、膜分離裝置、離心分離裝置等任何裝置。在第二步驟中，在含揮發(fā)性有機化合物的水中，揮發(fā)性有機化合物的濃度相當(dāng)高，因此，由于供給分離工序的水的體積減少了，所以分離過程的水處理量減少，分離所需的能量減少。
在第四步驟中，含高濃度揮發(fā)性有機化合物的水未必要被分離成揮發(fā)性有機化合物和水，如果設(shè)置了能夠在原來狀態(tài)下利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的設(shè)備，則也可以給該設(shè)備提供含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水。
※第五步驟第五步驟由把在第四步驟中分離出的水供給第一步驟的工序構(gòu)成。在第四步驟中分離出的水被用作在第一步驟中與廢氣接觸的水，必要時相應(yīng)地加入補充水。
※第六步驟第六步驟由把在第四步驟中分離出的揮發(fā)性有機化合物供給需要揮發(fā)性有機化合物的設(shè)備的第六工序構(gòu)成。在第四步驟中分離回收的揮發(fā)性有機化合物在根據(jù)需要貯存在容器中以后能夠返回到需要揮發(fā)性有機化合物的設(shè)備例如第一步驟所供廢氣的排放源中。此外，在第四步驟中分離回收得到的揮發(fā)性有機化合物也可以成為揮發(fā)性有機化合物的制備原料，另外，也可以代替重油等把上述揮發(fā)性有機化合物用作燃料。
※第七步驟第七步驟由把在第三步驟中制冷過后的水供給第一步驟的工序構(gòu)成。在第二步驟中生成的冰是近似于純水的冰，在冰晶顆粒及冰團等中只吸取了很少量的揮發(fā)性有機化合物，因而，在第三步驟制冷過后的水中含有極少量的揮發(fā)性有機化合物。不過，即使含有極少量的揮發(fā)性有機化合物，這樣的水也可以被用于在第一步驟中使其與含有揮發(fā)性有機化合物的氣體接觸，這不成問題。
※其它步驟把在第三步驟中制冷過后的水供給廢水處理設(shè)備，在這里，水中的疏氣性細菌等微生物分解了揮發(fā)性有機化合物，如果處理水中的揮發(fā)性有機化合物濃度和COD值及BOD值在允許值范圍內(nèi)，則也能夠把處理水排放到工廠外。
<廢氣回收裝置>
接著，說明廢氣回收裝置的優(yōu)選實施例。
圖1是表示廢氣回收裝置的一個優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，10表示溶劑廢氣排放源，溶劑廢氣排放源例如是使用溶劑等的工廠。
溶劑廢氣排放源10通過氣體通道12而與洗滌器14連通。雖然洗滌器14可以是噴淋塔、旋流式洗滌器、文丘里洗滌器、泰森清洗機和其它裝置等，但在圖示的例子中，它是噴淋塔，以后稱其為噴淋塔。噴淋塔14的下部通過接管16與凍結(jié)濃縮機18相連。
冷凍濃縮機18包括冷卻用熱交換器、利用該冷卻用熱交換器冷卻水溶液并形成含冰晶顆粒的濁懸浮液的制冰機、從所獲濁懸浮液中分離出水并通過排出水使冰晶顆粒高濃度化且使冰晶顆粒長大形成冰團的機構(gòu)。
從冷凍濃縮機18的濁懸浮液中分離出水的機構(gòu)通過接管20與蒸餾器22的塔底部相連。蒸餾器22的塔頂部與通過熱交換器24與容槽26相連。蒸餾器22的塔底部通過接管28及接管30與噴淋塔14的底部相連。
生成冷凍濃縮機18的冰團的機構(gòu)通過接管34與裝在冷凍濃縮機18上的儲冰槽32相連。儲冰槽32通過熱交換器36、接管30與噴淋塔14的塔底部相連。
接著，說明具有上述結(jié)構(gòu)的廢氣回收裝置的作用。
溶劑廢氣排放源10所產(chǎn)生的含溶劑廢氣通過氣體通道12進入噴淋塔14中。廢氣從噴淋塔14的底部進入塔內(nèi)并且充分地與從塔頂部噴出的霧狀水滴接觸。通過廢氣與水滴的接觸，廢氣中的溶劑氣體被水吸收，含溶劑的水滯留在噴淋塔14的塔底部內(nèi)，除去了氣體狀溶劑的廢氣從噴淋塔14的塔頂部被排出。
滯留在噴淋塔14底部內(nèi)的含溶劑水通過接管16被送入冷凍濃縮機18中。在冷凍濃縮機18中，含溶劑的水通過冷卻用熱交換器被冷卻并且生成了含冰晶顆粒的濁懸浮液。由于水在冷卻用熱交換器的溫度下結(jié)成冰而溶劑卻未結(jié)冰，所以大部分水變成了冰晶顆粒，從而生成了這些冰晶顆粒分散在由殘余水和溶劑液構(gòu)成的溶液中的濁懸浮液。接著，使?jié)釕腋∫褐械谋ьw粒與溶液分離開，冰晶顆粒通過接管34被送入儲冰槽32中。
另一方面，含有高濃度溶劑的水通過接管20被送入蒸餾器22中。在蒸餾器22中，利用溶劑與水的沸點差而使含高濃度溶劑的水被分離成水和溶劑。在這里，在分離出的溶劑的熱量在熱交換器24中經(jīng)過熱交換后，冷下來的溶劑被供給溶劑回收槽26。如果需要，留在溶劑回收槽26內(nèi)的溶劑可以被再利用作溶劑廢氣排放源10的溶劑或者被再用到其它設(shè)備中。
在蒸餾器22中從塔底部中排出的水通過接管28、30被供給噴淋塔14并又被用作吸收廢氣中溶劑用的水。送入儲冰槽32的冰晶顆粒及冰團在熱交換器36中進行熱交換并利用其制冷。雖然已經(jīng)說明了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不局限于這個實施例，只要它不超出本發(fā)明的精神，本發(fā)明就包含這樣的實施例。
※實施例1從由溶劑廢氣排放源10排出的含甲醇廢氣中回收甲醇。
含甲醇廢氣以2000Nm2/min的比例被送入噴淋塔14中。廢氣中的甲醇含量為500ppm。從噴淋塔14的塔頂部噴射霧水，從噴淋塔14的塔底部送入廢氣，在從噴淋塔14中得到的水中的甲醇濃度為5000ppm。
接著，從噴淋塔14中得到的且甲醇濃度為5000ppm的水按照200T/日的比例被送入冷凍濃縮機18中并在冷凍濃縮機18中進行冷凍濃縮處理，從而能夠以10T/日的比例獲得甲醇含量為90000ppm的濃縮水。此外，能夠以190T/日的比例獲得甲醇含量為200ppm的冰(冰晶顆粒及冰團)。
接著，在蒸餾器22中，從甲醇含量為90000ppm的濃縮水中分離出甲醇與水，從而能夠以1.1T/日的比例獲得濃度為90％(重量百分比)的甲醇。此外，在以190T/日的比例把冰(冰晶顆粒及冰團)積蓄在儲冰槽32內(nèi)后，在熱交換器36中利用其制冷。此時的冰(冰晶顆粒及冰團)的制冷回收量為15000Mcal/日。
在制冷過后得到的水(190T/日)與在蒸餾器22中分離出的水(8.9T/日)中加入補充水(1.1T/日)，從而能夠按照200T/日的比例給噴淋塔14供應(yīng)再生水。
因此，在用于溶劑回收的傳統(tǒng)的活性炭吸附法中，甲醇是很難吸附的，尤其是在混合溶劑氣體系列中(例如，甲乙酮和甲醇系列)，甲醇未被吸附地被排放到大氣中。
權(quán)利要求
1.一種廢氣回收方法，它包括水中吸收揮發(fā)性有機化合物氣體的第一步驟、凍結(jié)濃縮在第一步驟中獲得的含揮發(fā)性有機化合物的水并且使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的第二步驟、利用在該步驟中獲得的冰來制冷的第三步驟、再利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的第四步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的廢氣回收方法，其特征在于，第四步驟由使含高濃度揮發(fā)性有機化合物的水分離成揮發(fā)性有機化合物和水的步驟構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的廢氣回收方法，其特征在于，它包括把在第四步驟中分離出的水供給第一步驟的第五步驟。
4.如權(quán)利要求1-3之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第四步驟分離出來的揮發(fā)性有機化合物供應(yīng)給需要揮發(fā)性有機化合物的設(shè)備的第六步驟。
5.如權(quán)利要求1-4之一所述的回收方法，其特征在于，它包括把在第三步驟中利用冰制冷后生成的水供給第一步驟的第七步驟。
6.如權(quán)利要求1-5之一所述的回收方法，其特征在于，揮發(fā)性有機化合物是有機溶劑。
7.如權(quán)利要求1-6之一所述的回收方法，其特征在于，在廢水處理設(shè)備中，分解處理在第三步驟中利用冰制冷后生成的水中的揮發(fā)性有機化合物。
8.一種廢氣回收裝置，它包括在水中吸收揮發(fā)性有機化合物氣體的第一機構(gòu)、凍結(jié)濃縮在第一步驟中獲得的含揮發(fā)性有機化合物的水并且使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的第二機構(gòu)、利用在該步驟中獲得的冰來制冷的第三機構(gòu)、再利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的第四機構(gòu)。
9.如權(quán)利要求8所述的廢氣回收裝置，其特征在于，第一機構(gòu)是洗滌器。
10.如權(quán)利要求9所述的廢氣回收裝置，其特征在于，第四機構(gòu)是蒸餾器。
全文摘要
本發(fā)明要提供能夠成本比較低地高效回收在大量廢氣中的溶劑等揮發(fā)性有機化合物并且能夠再利用所回收的揮發(fā)性有機化合物的廢氣回收方法及其裝置。所述方法最好包括利用洗滌器在水中吸收在來自排放源的廢氣中的揮發(fā)性有機化合物氣體的第一步驟、在冷凍濃縮機中凍結(jié)濃縮第一步驟所獲的含揮發(fā)性有機化合物的水并且使含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水與冰分離的第二步驟、在熱交換器中利用該步驟所獲的冰來制冷的第三步驟、再利用含有高濃度揮發(fā)性有機化合物的水的第四步驟。第四步驟最好是在蒸餾器中分離出揮發(fā)性有機化合物和水的工序。最好還包括把在第四步驟中分離出來的水供給第一步驟的第五步驟。
文檔編號B01D8/00GK1320472SQ0110929
公開日2001年11月7日 申請日期2001年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日
發(fā)明者林賢二, 永田順一, 舟橋進一 申請人:富士膠片株式會社