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冷凝回收设备原理及分类

2022-5-30 10:13:56 510

冷凝回收就是将蒸汽从气体中冷却凝结成液体,适用于回收蒸汽状态的有害物质。特别是用来回收质量浓度在1000 mg/m3以上的有机溶剂蒸汽。在理论上可以达到很高的净化程度.但费用也随着增加。冷凝回收所需设备和操作条件比较简单,回收物质的纯度比较高,常作为吸附、燃烧等净化方法的前处理,以减轻使用这些方法时的负荷,如氯碱工业中,常用冷凝法使汞蒸汽变成液体汞而加以回收。此外高湿度废气也用冷凝法使水蒸汽冷凝下来,大大减少了气体量,有利于下一步操作。



冷凝原理


冷凝过程中,被冷凝物质仅发生物理变化而化学性质不变,故可直接回收利用。冷凝法在理论上可以达到很高的净化程度,但净化程度越高则操作费用越高。因此,它常常作为净化高浓度有机废气的预处理工序,从降低污染物含量和减少废气体积两方面减少后续工艺的负荷,并回收有价值物质。该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况,需要附属冷冻设备,主要应用于石油、化工、制药等行业有机废气处理。


物质在不同的温度和压力下,具有不同的饱和蒸气压。当物质的蒸气压在某一温度下达到其相应的饱和蒸气压时,则开始凝结,该温度称为物质的露点温度。只有系统温度低于露点温度,蒸气态物质才能从气相中冷凝出来。冷凝法就是利用挥发性有机物在不同温度和压力下具有不同饱和蒸气压这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力的方式,使其从气态转变为液态而从气相中分离出来。


冷凝方式


冷凝方式有直接冷凝和压缩冷凝两种。为提高冷凝效率,直接冷凝一般采用多级连续冷却方法降低挥发废气的温度,使之凝聚为液体分离出来。冷凝法回收装置的冷凝温度一般按预冷、机械制冷、液氮制冷等步骤来实现。根据挥发气的成分、要求的回收率及最后排放到大气的尾气允许含量来确定冷凝装置出口处挥发气的温度值。


预冷器是单级冷却装置,其冷凝温度在各成分的凝固温度以上,一般在4℃左右,目的是使大部分水汽凝结为水而除去,减少装置的运行能耗。挥发气离开预冷器后进入机械制冷级,机械制冷级可使大部分有机废气冷凝为液体回收。若需要更低的冷却温度,则在机械制冷之后连接液氮制冷,可使有机废气的回收率达到99%。单级机械压缩制冷装置的工作温度范围为-35~-10℃;串联的机械压缩制冷装置有浅冷级和深冷级组成,其工作温度范围为-70~-40℃;用液氮制冷的深冷装置的工作温度可达-184℃。多级连续冷却方法在石油化工行业的油气回收中应用很广泛,其净化程度可满足世界各国排放标准的要求。


冷凝设备分类


冷凝设备可分为接触冷凝(直接冷却)和表面冷凝(间接冷却)两类。接触冷凝是冷却介质与废气直接接触进行热交换,优点是冷却效果好,设备简单,但要求废气中的组分不会与冷却介质发生化学反应,也不能互溶,否则难以分离回收。为防止二次污染,冷凝液要进一步处理。表面冷凝是使用间壁把废气与冷却介质分开,使其不互相接触,通过间壁将废气中的热量移除,使其冷却。因而冷凝下来的液体很纯,可以直接回收利用。该法设备复杂,冷却介质用量大,要求被冷却污染物中不含有微粒物或黏性物,以免在器壁上沉积而影响换热。


直接冷凝设备有喷射式接触冷凝器、喷淋塔或气液接触塔,接触塔可以是填料塔、筛板塔等。间接冷凝设备有列管冷凝器、翅管空冷冷凝器、蛇管冷凝器以及螺旋板冷凝器。