冷凝回收篇——VOCs和恶臭废气污染控制装备产品应用（六）

冷凝回收基于单项技术的设备与产品

一、概述

在工业生产过程中应鼓励VOCs的回收利用，并优先鼓励在生产系统内回用。对于含高浓度VOCs的废气，宜优先采用冷凝回收、吸附回收技术进行回收利用，并辅助以其他治理技术实现达标排放。

技术原理：冷凝回收工艺是依据汽油油气组分的基本热力学性质参数，采用烃类物质在不同温度下的蒸汽压差异，通过降温将油气的热量置换出来，使油气中一些烃类蒸汽压达到过饱和状态，过饱和油气组分产生相变，从气态变为液态，得到液态汽油。

特点：工艺原理简单；一次性工艺就完成对油气的回收利用的唯一方法，而且能够见到可以计量的回收汽油。可直观的看到液态的回收油品；安全性高；自动化水平高。

主要存在问题：工况设计缺乏统一技术规范和考核标准，一个普遍现象是，同样的采用冷凝工艺（或冷凝+吸附组合工艺）、同一个项目、同一个处理规模（VOCs流量或油气排放流量，m?/h），不同厂家竞标或提供技术方案，所配置的制冷压缩机机组的型号和功率（甚至压缩机台数），却有不一样。还有分段冷凝的工况温度设置，有的厂家设置为3℃、-35℃、-75℃，有的厂家设置为4℃、-20℃、-70℃。配置功率的差异，以200m?/h处理能力的油气回收处理装置为例，同样采用冷凝工艺，有的厂家的设备的配置功率只有30Kw左右，而有的厂家的设备的配置功率有50Kw左右。等等，其原因就是工况设计缺乏统一技术规范和考核标准（注，不是尾气排放标准）。冷凝系统主要的关键的配置不统一不完善，以三段冷凝为例，有的厂家配置制冷压缩机，第一段从常温冷到3-4℃，配置一套制冷机组，第二段从3℃冷凝到-35℃，配置一套制冷机组，第三段从-35℃冷凝到-75℃，配置一套二元复曡制冷机组；但是，有的厂家配置制冷压缩机，第一段从常温冷到3-4℃，配置一套制冷机组，第二段从3℃冷凝到-20℃，没有配置制冷机组，是从第三段二元复曡机组的高温机组中取出-20℃的“抽头”温度，第三段从-20℃冷凝到-70℃，配置一套二元复曡制冷机组；等等。采用半封闭制冷压缩机组装装置的安全防爆措施不规范，涉及到VOCs治理系统采用冷凝技术的设备，关于安全防爆的相关技术标准有GB3836、GB25285、GB25286系列国家标准，包括电气设施和非电气设施的防爆标准。制冷系统的主要设备是制冷压缩机。由于VOCs治理系统的处理规模要求，通常配置功率都在30-300Kw。制冷压缩机按结构分有三类，全封闭压缩机、半封闭压缩机、开启式压缩机。全封闭压缩机由于其功率较小（通常都在10HP以下），不能满足VOCs治理系统的配置需求，因此，只在小型VOCs治理设备（如，加油站的油气排放处理装置）采用。开启式制冷压缩机则由于其体积较大，也不采用。因此，半封闭制冷压缩机成为VOCs治理系统冷凝工艺配置主要采用的机型。

二、冷凝工艺相关装置

图20 冷凝工艺装置

装置概述：在冷凝处理过程中温度先不断降低，油气各组分浓度不断发生变化，到达露点的组分不断冷凝。同时油气在温度降低过程中，水蒸气凝固点约0℃，存在结霜问题，而油气通道堵塞后容易出现喷油隐患。

装置说明：本装置通过采用压缩机机械制冷，多级连续冷却方法降低油气的温度，将油气温度分级降至各组分分压力下各组分对应的露点温度，油气的不同组分分级冷凝为液态，通过换热器的特殊工艺设计，使其由液态的有机组分可与气态的空气实现液体与气体的充分分离，充分分凝后的低温清洁空气经过特殊设计的换热器进行回热交换，直至末端常温送往吸附罐。各级制冷参数如下：一级制冷：处理温度0～5℃，主要处理水及C5或C6的冷凝，能截留大部分水分进入低温冷凝箱，防止结霜。二级制冷：处理温度-30～-35℃，液化回收部分C3～C6油气。三级制冷：处理温度-70～-75℃，液化回收轻烃，92%以上油气得到回收，此时尾气浓度已接近国标达标水平，大大延长活性炭寿命。热回收，经三级制冷后降温不凝气体可作为很好的冷源与进口的油气进行热交换既起到预冷效果，又可将尾气提升到常温进入吸附系统。吸附，采用双吸附罐设置，通过电动蝶阀或气动阀的通断控制，使一个罐处于吸附状态，另一个罐则处于解吸状态，吸附罐炭床内填满了具有良好吸附及脱附性能的活性炭。利用这些活性炭作为吸附剂，对油气/空气混合气的吸附力大小差异，实现油气和空气的分离。油气组分吸附在吸附剂表面，而满足排放标准的尾气则通过排气筒排出。装置通过统计吸附量，直到其设计饱和，然后通过真空泵脱附实现再生。脱附出来的油气返回冷凝机组继续冷凝。

【参考文献及说明】

1、文中内容节选自《环保装备产品工程应用后评估方法（VOCs与恶臭类）》，工业和信息化部委托课题，中华环保联合会VOCs污染防治专业委员会承担组织；

2、文中内容涉及有关装备产品的技术参数和典型案例（含现场图片）是行业案例征集所得，由企业自愿申报并经专家筛选后确定入选的。