有机溶剂回收技术的研究随着工业的发展,有机溶剂的应用越来越广泛。
溶剂主要用在油漆涂料、印刷、医药、造纸、纺织以及化工等行业中。
溶剂在使用过程中所挥发出来的有机物,对环境和人体健康都产生巨大的危害。
溶剂能够被回收,有利于降低生产成本,产生经济效益,同时减少环境污染,具有很重要的意义。
溶剂是指能够溶解其他气态、液态或固态物质的无机或有机液体物质。
在工业生产中,使用较多的是有机溶剂⋯1。
而有机溶剂都属于挥发性有机物(V olatile Organic Compounds,简称VOCs),VOCs通常是指在常压下沸点低于260~C或室温时饱和蒸气压大于71Pa的有机物,也有学者将常压下沸点低于100 或25℃时饱和蒸气压大于133Pa的有机物称为VOCs. VOCs大多具有毒性,部分已被列入致癌物,由于VOCs的危险性,许多国家颁布了法令,对VOCs的排放进行了管制。
美国通过了《清洁空气修正案》和《污染防治法》,提高了废气排放标准,将工业生产中的189种污染物列为有毒污染物,其中大部分为VOCs。
我国颁布的《中国人民共和国大气污染防治法》,要求对工业生产中产生的可燃性气体进行回收利用,这就需要有经济有效的VOCs回收方法。
VOCs的处理方法主要有两类:一类是破坏性消除法,如焚烧和催化燃烧法等,将VOCs转化为CO2和H20;另~类是回收法,如碳吸附法、吸收法、冷凝法和膜分离法。
碳吸附和冷凝法早已工业化。
碳吸附法使用范围最广,对苯、醋酸乙酯、氯仿等VOCs的回收非常有效;冷凝法主要用于回收高沸点和高浓度的VOCs;膜分离法作为一种非常有前途的回收法,目前在石油化工、制药行业得到了应用.2 吸附2.1 吸附原理“吸附”是用来表示气态的或溶解的物质在固体表面上富集的术语。
吸附可以区分为物理吸附和化学吸附。
除了通过气体一侧的边界膜的扩散之外,吸附动力学主要由经过孔隙结构的扩散速率决定。
扩散系数受孔隙的直径对被吸附分子的半径的比值以及被吸附组分的其他特性控制。
吸附速率主要受扩散阻力控制。
污染物必须首先从气体主流穿过气膜扩散到吸附剂的外表面(气膜阻力)。
2.2 吸附工艺目前,采用吸附法净化、回收尾气中的有机组分的工业应用已比较成熟,较大规模的吸附系统采用的通常流程为变温吸附法(TSA)和变压吸附法(PSA)流程,既可有效脱除有机污染物又可回收有用组分。
吸附法在使用中表现了如下的特点:可以相当彻底地净化废气;在不使用深冷、高压的手段下,可以有效地回收有价值的有机组分;设备简单,易实现自动化控制;无二次污染_3]。
根据大量实验研究,在已开发的多套PSA装置的预处理装置中,成功地采用TSA或PTSA技术实现了含高沸点有机物的尾气净化,如苯、萘等的脱除。
变温吸附法(TSA)是根据待分离组分在不同温度下的吸附容量差异实现分离,由于采用温度涨落的循环操作,低温下被吸附的强吸附组分在高温下得以脱附,吸附剂得以再生,冷却后可再次于低温下吸附强吸附组分。
TSA主要使用于从混合气体中回收一种成分,因此,如果要回收几种不同成分,需要安装几个变温操作单元。
TSA用分子筛作为吸附剂来回收非可燃的组分是可行的。
但TSA不能用于回收温度敏感的物质,如三氯乙烷(TCA)和苯乙烯等。
因此在工业上用TSA回收VOCs受到了限制,其应用不如PSA广泛[ 。
变压吸附法(PSA)提纯或分离单元是根据恒定温度下混合气体中不同组分在吸附剂上吸附容量或吸附速率的差异以及不同压力下组分在吸附剂上的吸附容量的差异而实现的,由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组分在低分压下脱附,吸附剂得以再生。
查阅文献,研究发现脱附时真空度越小,脱附速度越大。
脱附气体浓度越大,脱附速度相应变小。
PSA的主要工业应用有气体干燥、溶剂蒸汽回收,空气分馏,分离氢气、二氧化碳和甲烷等_5 J。
PSA 具有低能耗、产品纯度高且可灵活调节、工艺流程简单、自动化程度高、投资小、环境效益好等优点。
浙江大学的谢裕坛_6J采用固定床吸附器吸附回收装饰纸生产工艺中烘干油墨时散发的有机溶剂(该废气主要成分为苯、甲苯、乙酸乙酯和其他的有机气体),经过优化,投入运行后,在吸附周期内的吸附效率可达98%以上,废气中的苯、甲苯和乙酸乙酯都能达标排放。
而曾海l7 在PSA、TSA+抽真空、低压水蒸汽脱附三种工艺中,实验结果发现以活性炭ⅡI为吸附剂、采用低压水蒸汽脱附工艺的脱附效果最好,完全可以满足实际工艺过程对烯烃回收率和产物纯度的需要,其最佳工艺参数为原料气流量0.012 L /min,吸附压力0.2MPa,蒸馏水用量0.004 L/min,水蒸汽温度140 。
以此工艺条件,在回收气中烯烃的回收率为83.22%,N'的浓度在3.5Vo1.%以下。
PSA的发展趋势为与深冷技术或膜分离技术相结合,将推出复合型的气体分离技术_8J。
2.3 吸附剂吸附工艺的几种主要的吸附剂是活性炭、分子筛沸石、活性氧化铝和聚合的吸附剂。
工业上使用的吸附剂除了要求具有巨大的表面积外,还要具有良好的选择性和再生性能,良好的机械强度、热稳定性及化学稳定性,较大的吸附容量,良好的吸附动力学性质和较低的水蒸气吸附容量和较小的压力损失等等。
颗粒活性炭是PSA工艺常用材料,如德国Carbotech公司生产的C10/4活性炭,在用PSA 工艺回收苯、甲苯、二甲苯的应用中显示出比碳纤维更好的性能J。
影响活性炭性能的主要因素有比表面积大小,孔容和孔径分布。
因此调整活性炭的孔隙结构,对表面基团进行改性,对提高其特殊性能和特定吸附催化作用具有十分重要的作用。
牟桂芝等[10]采用日本KALGON公司的ⅣP活性炭作为吸附剂,发现其对甲硫醇具有较高的吸附性能。
该活性炭是用一定浓度的碱溶液浸泡过的媒质活性炭,达到穿透点后,采用碱液浸泡再生,再生后活性炭对甲硫醇的吸附能恢复状态良好,可以进行多次循环使用。
M.A.Lillo—R6denas等研究了活性炭的孔容和表面化学性对其吸附苯和甲苯的吸附容量的影响,结果表明小于0,7nm 的微孑L对VOC的吸附起主要控制作用,特别是对于甲苯,而对于表面化学性质,表面氧基团浓度低的活性炭的吸附容量最好。
因此,可以通过使用化学活化的方法(使用KOH或NaOH碱液)来对活性炭进行改性现在有机溶剂的价格又有开始上涨了,生产成本也越来越高了怎么样把排放的废气中的有机溶剂进行回收利用就成了现在一个热门话题了我公司是一家专门从事从废气中进行有机溶剂回收的环保企业我们武汉旭日华科技发展有限公司是一家专业从事环保、化工技术支持的全方位的服务性公司本公司主要负责提供的技术项目有:有机废气吸附回收技术、高浓度有机废水处理回收技术等等。
其中高性能的吸附回收装置为本公司与华中科技大学环境科学院、武汉市华博环境科技公司合作开发研制,应用于有机废气吸附回收装置已在国内多家单位得到成功运用,广泛用于苯系、酮系、醇系、酯系、醚系物等的回收。
主要应用在:石油化工,制药,精细化工,电子元件,塑料印刷,各种涂布,胶卷,胶粘制品,高档蜡纸,纤维,塑胶,人造革等行业可回收物质:1、芳烃类:苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、乙苯、异丙苯、氯苯、二氯苯、苯乙烯及120#汽油等2、卤代烃类:二氯甲烷、四氯化碳、氯仿、二氯乙烷、氯乙烯单体、三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、亚甲基氯化物3、羟基酯类:乙酸乙酯(醋酸乙酯)、乙酸丁酯(醋酸丁酯)、乙酸甲酯、各类丁酸酯、各类甲酸酯、各类丙酸酯、醋酸乙烯酯4、酮类: 丙酮、丁酮(甲乙酮)、甲基异丁酮、环已酮5、醇类: 异丙醇、甲醇、乙醇、丁醇、苯甲醇、环已醇6、烷烃类:正已烷、庚烷、石脑油、环已烷、石油醚、碳氢清洗剂7、含氧化合物类: 氟里昂、乙醚、丁醚、四氢呋喃、糠醛8、含氮化合物类: 丙烯腈、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺目前,工业生产打字蜡纸的工艺是将硝化棉溶解在溶剂(通常用乙醇—乙醚混合溶剂)中,加入软化剂、抗氧剂和色剂等配制成棉胶液,基纸通过棉胶液进行涂布,用刮刀控制涂布量,涂布后的湿蜡纸在烘干室内用热空气烘干,挥发出的溶剂排放到大气中去,烘干后的蜡纸加衬纸与格纸,最后,剪切包装为成品。
其缺点在于:生产所用溶剂全部挥发到大气中去,不但造成经济损失,而且污染环境。
二甲苯是什么?对人体有什么危害?二甲苯二甲苯属于芳香烃类,人在短时间内吸入高浓度的甲苯或二甲苯,会出现中枢神经麻醉的症状,轻者头晕、恶心、胸闷、乏力,严重的会出现昏迷甚至因呼吸循环衰竭而死亡,主要来自于合成纤维、塑料、燃料、橡胶等,隐藏在油漆、各种涂料的添加剂以及各种胶粘剂、防水材料中,还可来自燃料和烟叶的燃烧Xylene [C6H4(CH3)2=106.17]本品为无色透明液体;为邻、间、对三种异构体的混合物;具特臭;易燃。
与乙醇、氯仿或乙醚能任意混合,在水中不溶。
沸程为137~140℃。
英文名:Dimethylbenzene;Xylene缩写:DMB结构式:C6H4 (CH3)外观:二甲苯是一种无色透明液体溶解性:不溶于水,溶于乙醇和乙醚。
有毒性。
一般为对二甲苯、邻二甲苯、间二甲苯及乙基苯的混合物。
级别一般为净水3℃和5℃馏程的优级品和一级品。
用途:广泛用于有机溶剂和合成医药、涂料、树脂、染料、炸药和农药等。
毒性及防护:二甲苯具有中等毒性。
经皮肤吸收后,对健康的影响远比苯小。
若不慎口服了二甲苯或含有二甲苯溶剂时,即强烈刺激食道和胃,并引起呕吐,还可能引起血性肺炎,应立即饮入液体石蜡,延医诊治。
二甲苯蒸气对小鼠的LC为6000*10-6,大鼠经口最低致死量4000mg/kg。
健康危害:二甲苯对眼及上呼吸道有刺激作用,高浓度时,对中枢系统有麻醉作用。
急性中毒:短期内吸入较高浓度本品可出现眼及上呼吸道明显刺激症状、眼结膜及咽充血、头晕、头痛、恶心、胸闷、四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。
重者可有燥动、抽搐或昏迷。
有的有癔病样发作。
慢性影响:长期接触有神经衰弱综合症,女人有可能导致月经异常。
皮肤接触常发生皮肤干燥、皲裂、皮炎。
污染来源:二甲苯是重要的化工原料,有机合成、合成橡胶、油漆和染料、合成纤维、石油加工、制药、纤维素等生产工厂的废水废气,以及生产设备不密封和车间通风换气,是环境中二甲苯的主要来源。
运输、贮存过程中的翻车、泄漏,火灾也会造成意外污染事故。
代谢和降解:在人和动物体内,吸入的二甲苯除3%~6%被直接呼出外,二甲苯的三种异构体都有代谢为相应的苯甲酸(60%的邻-二甲苯、80%~90%的间、对-二甲苯),然后这些酸与葡萄糖醛酸和甘氨酸起反应。
在这个过程中,大量邻-苯甲酸与葡萄粮醛酸结合,而对-苯甲酸必乎完全与甘氨酸结合生成相应的甲基马尿酸而排出体外。
与此同时,可能少量形成相应的二甲苯酚(酚类)与氢化2-甲基-3-羟基苯甲酸(2%以下)。