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冷凝法是用來分離氣體中可以冷凝的組分，目前主要用于回收廢氣中有價(jià)值的 溶劑，而不是單獨(dú)通過冷凝法來達(dá)到廢氣排放的限值。若要通過冷凝法來凈化有機(jī) 廢氣并達(dá)到符合規(guī)定的限值，則要求冷卻溫度很低。例如：甲醇需要小于一80℃, 而二氯甲烷則要求小于一100℃,這樣操作費(fèi)也就太高，極不經(jīng)濟(jì)。因此，在有機(jī) 廢氣凈化中，冷凝法主要是回收溶劑，并作為廢氣凈化的一道預(yù)處理工序。

從蒸氣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w狀態(tài)的過程稱為冷凝。冷凝法的原理是：根據(jù)物質(zhì)在不 同溫度下具有不同飽和蒸氣壓的性質(zhì)，借降溫或升壓，使廢氣中有機(jī)組分的分壓等 于該溫度下的飽和蒸氣壓，則有機(jī)組分冷凝成液體而從氣相中分離出來。通常的說 法是：在一定壓力下，當(dāng)氣體的溫度達(dá)到露點(diǎn)以下時(shí)，即冷凝成液體。冷凝法的效 果主要取決于VOC的蒸氣壓與溫度的關(guān)系。在一定壓力下，各種有機(jī)物的蒸氣/ 冷凝液的平衡隨溫度的變化關(guān)系如圖2.7所示由圖可知，如果在水的冰點(diǎn)以 上的溫度下進(jìn)行冷凝，則借冷凝法來凈化有機(jī)廢氣實(shí)際上達(dá)不到規(guī)定的排放限值 （圖中限值是按德國(guó)TA-Luft法規(guī)分類標(biāo)出）。對(duì)于某些高沸點(diǎn)有機(jī)物是容易冷凝 而被分離，并可使其達(dá)到排放要求，但有時(shí)生成的冷凝物非常黏稠，很難從冷凝器 中排出。

通過提高壓力可以明顯地改善冷凝效果。因?yàn)檎魵獾娘柡驼魵鈮簝H與溫度有 關(guān)，當(dāng)總壓提高時(shí)不會(huì)升高。例如將冷凝器前的廢氣總壓提高一倍，之后又膨脹到 原來的壓力，那么在同樣冷凝溫度情況下，蒸氣分壓經(jīng)膨脹后只有未加壓前的~ 半。蒸汽殘留量甚至小于一半，因?yàn)槔淠黾雍蟮臍怏w總體積也大大減小。

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常碰到的是多組分蒸氣混合物，若已知單組分的飽和蒸氣壓 曲線，則可按拉烏爾定律大致地估算混合物的總蒸氣壓，并求得相應(yīng)必需的冷凝 溫度。

有機(jī)廢氣凈化的冷凝法一般劃分為三個(gè)溫度范圍和三種不同類型的冷卻劑或冷 凍劑：

① 2（rc——冷卻水、冷凍水（有時(shí)也可用空氣冷卻）；

② <~50°C——冷凍鹽水；

③ <-120°C-^液氮。

冷凝法對(duì)高沸點(diǎn)VOC的凈化效果較好，而對(duì)低沸點(diǎn)的則較差，一般都是部分 冷凝。如果廢氣中溶劑的含量低于10g/Nm3,為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而用冷凝法凈化 VOC廢氣，通常溫度要求達(dá)到一40C以下。一般冷凝法處理有機(jī)廢氣的流量和 VOC含量范圍是：流量小于3000Nm3/h,廢氣中VOC約占0.5%-10% 

原圖中乙醇和異丙醇圖標(biāo)相同，兩條曲線幾乎完全重疊

冷凝法所用的設(shè)備主要是冷凝器。冷凝器形式分直接接觸式冷凝器和表面換熱 式冷凝器，即直接冷凝和間接冷凝。在直接接觸式情況下，廢氣中的VOC蒸氣與 冷的液體直接接觸而冷凝。所用的冷凝器如同上節(jié)所述的吸收設(shè)備一樣，大多采用 噴灑塔，文丘里洗滌器或填料塔。直接接觸式大多用水來冷卻廢氣，雖然設(shè)備簡(jiǎn) 單，投資少，但會(huì)造成二次污染，即廢氣凈化問題轉(zhuǎn)變?yōu)閺U水處理問題。表面換熱 式冷凝器主要有管束式換熱器和翅片式換熱器，后者是用空氣作為冷卻介質(zhì)，即空 冷器°直接冷凝法和間接冷凝法凈化VOC廢氣的裝置流程，如圖2. 8所示。

原則上只有當(dāng)廢氣處理量較小而可冷凝物質(zhì)的濃度相對(duì)較高時(shí)，才可用冷凝 法。如果用水或空氣作為冷卻劑，一般是不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的，必須作進(jìn)一步凈 化；而在廢氣處理量大、濃度低的有機(jī)廢氣凈化情況下，通常冷凝法與其他方法 （如吸附、燃燒氧化）聯(lián)合使用，冷凝法僅作為凈化過程前的預(yù)處理工序，借以降 低后續(xù)氣體凈化裝置的投資和操作費(fèi)用。有機(jī)蒸氣的低溫冷凝法，例如在某些化工 和醫(yī)藥工業(yè)中對(duì)小氣量、高濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，用液氮作為冷劑，溫度在 —100C、甚至更低的條件下進(jìn)行冷凝凈化，既回收了溶劑，又可使排放氣符合法 規(guī)要求，但先決條件是：生產(chǎn)過程本來要用液氮。這里一個(gè)例子是用于柔軟劑生產(chǎn) 時(shí)氯代甲烷排放氣的回收和凈化，如圖2. 9所示。

因?yàn)榉磻?yīng)需要過量的氯代甲烷溶劑，所以未反應(yīng)的氯代甲烷蒸氣經(jīng)減壓后從反 應(yīng)釜排出（還含有少量的各種醇類和少量惰性氣體N2）,并送至深冷冷凝器中 冷凝回收，回收的氯代甲烷溶劑又返回到反應(yīng)釜中。常壓下氯代甲烷的沸點(diǎn)為 

—23.7°C,冰點(diǎn)為一98"C；以及根據(jù)氯代甲烷的飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系曲線(例 如：當(dāng)溫度為一50笆時(shí)，氯代甲烷的飽和濃度約為1000g/m3；而當(dāng)溫度為一150笆 時(shí)，則為0.001g/m3),為確保冷凝器的正常操作，既能有高的回收率又可使排放 的廢氣符合法規(guī)，而且液氮用量*少，采用三級(jí)冷凝方案：從循環(huán)冷卻器出來的氮 氣用于第*級(jí)預(yù)冷凝器，使一部分氯代甲烷液化，從而減少了液氮消耗；第二級(jí)冷 凝器是主冷凝器，大部分氯代甲烷在此冷凝，溫度約為一ioo°c；第三級(jí)冷凝器是 控制廢氣排放達(dá)標(biāo)，溫度約為一165°C；因?yàn)榇蟛糠秩軇┮鸦厥?，所以不?huì)結(jié)冰、 堵塞。冷凝產(chǎn)物氯代甲烷的貯罐是用液氮保冷的容器，使其處于沸點(diǎn)以下并不再蒸 發(fā)。該裝置是Degussa在西班牙的子公司所設(shè)計(jì)制造的，據(jù)稱氯代甲烷的回收量為 800kg/h,回收率大于99%,排放凈化氣中含有機(jī)殘留物小于100g/h。

必須指出的是：有機(jī)廢氣在低溫下冷凝，其中所含的水分、C（）2和其他組分 會(huì)凍結(jié)，從而導(dǎo)致裝置部分的堵塞和影響傳熱效果，因此必須用加熱方法定期清 除。此外，當(dāng)用冷凝法回收溶劑時(shí)，有機(jī)組分的濃度常處于爆炸濃度范圍之內(nèi)，因 此對(duì)裝置安全等級(jí)的要求極高。