导航：安全管理网>> 安全论文>> 化工安全论文>>正文

工业废气中丙酮处理工艺研究进展

文档作者：孙美玲王少锋项曙光文档来源：青岛科技大学炼油化lT高新技术研究所		点击数：	更新时间： 2021年05月12日
下载地址：点击这里	文件大小： 344.93 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：344.93 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

下一篇：化工必威体育官方网站有机废气的处理技术探讨

上一篇：工业含硫废气的脱硫技术与回收净化

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

第43卷第9期
2014年9月
当 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
Vo1．43．NO．9
September，201 4
工业废气中丙酮处理工艺研究进展
孙美玲，王少锋，项曙光
(青岛科技大学炼油化lT高新技术研究所，山东青岛266042)
摘 要：T业废气中丙酮回收的问题，是当前工业废气处理的难点、热点问题。本文详细介绍了吸附法、
吸收法、冷凝法、燃烧法和膜分离法等常用的工业废气中丙酮的处理工艺，分析现有的丙酮处理下艺在工程实
施方『而仔在的问题，对各个方法进行比较。并对以后的研究方向进行了展望，指出多种方法集成技术是 业废
气中阿 处理1 艺的1二业化新方向。
关键词：内酮；研究进展；回收
中图分类号：x 701．7 文献标识码： A 文章编号： 1671—0460(2014)09—1860—03
Research Progress in Treatment
Processes of Acetone in Industrial ，刀ste Gas
SUNMei—ling，WANG Shao-feng，XIANG Shu—guang
(Hi—Tech Institute fur Petroleum Refining and Chemical Industry,Qingdao University of Science and Technology
Shandong Qingdao 266042，China)
Abstract：Recycling acetone in waste gas is difi cult and hot problem fur current industrial waste gas treatment．In this
paper,common treatment processes of acetone in industrial waste gas were described，such as the adsorption，
absorption process，the condensation process，the combustion process and the membrane separation method；and these
methods were compared．The existing problems of these acetone treatment processes were analyzed．Th e research
direction in future was prospected．
Key words：Acetone；Research progress；Recovery
丙酮是现在化T企业中一种常见的溶剂，它是
一种无色液体。沸点较低，极易挥发，有刺激性，
能与水、乙醇、氯仿、N，N一二甲基甲酰胺、乙醚
及大多数油类混溶。溶媒以液态存在的消耗量占比
重不大，气态形式损耗占比重较大。在医药化工生
产中，原料药和其他产品主要采用溶媒洗涤、真空
抽滤、干燥的工艺方法，丙酮作为溶媒被真空抽走，
形成丙酮和空气的混合气(acetone vapor laden air，
VLA)，若将丙酮和空气的混合气直接排放到大气
中，不但增加生产成本，也会污染环境。我国通过
的《中华人民共和国大气污染防治法》，对排放到大
气中的有机物污染进行了严格规定，这使得丙酮气
体的排放受到限制，必须回收处理。这样在降低环
境污染的同时，也节约了生产成本。通常丙酮和空
气的混合气中空气的处理量较大，丙酮的分率相对
较小，这就增加了处理的难度和成本，造成回收失
败，或回收率较低或回收价值小于能量消耗，从而
失去了溶剂回收的价值。
目前国内外研究的回收丙酮的方法主要有吸附
法、吸收法、冷凝法、燃烧法和膜分离法等。其中
已经商业化成熟的技术有吸附法、吸收法、冷凝法
和燃烧法，而膜分离法属开发中的技术，有待于进
一步研究完善。
1 工业废气中丙酮处理技术
1．1 吸附法
吸附法是回收工业废气中丙酮常采用的一种方
法，其工艺成熟，有较高的效益。目前常见的吸附
剂有活性炭、硅胶、离子交换树脂等⋯。活性炭细
孑L结构密集、内表面积较大、吸收性能好、不易破
碎、化学性质非常稳定等良好性能。按照结构不同，
活性炭分纤维状和粒状。纤维状活性炭的孔径分布
比较均匀，多是2_3 nm左右的微孔，其特点是孔径
小，小孔指向向外，从而使气体的扩散距离较短，
吸附速度快；粒状活性炭除小孑L外，还有中孔
(10～100 nm)和大孔(1．5～5 am)，气孔分布均匀，
废气扩散方向由外向内，扩散距离长，吸附速度慢，
因此最适用于有机废气净化 。丙酮回收采用的活
性炭孔径主要集中在1 nm 左右，微孔容积在
0．40～0．50 cm。／gI 。美国EPA指出，活性炭吸附是去
收稿日期： 2014-02—1 7
作者简介： 孙美玲(1988一)，女，山东莱州人，硕士研究生，青岛科技大学，研究方向：化工过程模拟与优化。E-mail：sunmeiling1988@I63．com。
通讯作者：项曙光，(1963一)，男，教授，博士生导师，研究方向：过程系统过程。E-mail：xsg@qust．edu．Cn。
第43卷第9期 孙美玲，等：工业废气中丙酮处理工艺研究进展 1861
除丙酮气“可采用的最好技术” 。目前在国内伴
有丙酮和空气的混合气的化工生产工艺中，常用的
回收方法是用活性炭吸附丙酮空气混合气中的丙酮
气，达到饱和后再用蒸汽进行解吸得到稀丙酮溶液，
然后再进行蒸馏提纯得到可重新用于生产的高纯度
丙酮 。
活性炭吸附工艺主要包括变压吸附工艺
(PSA)、变温吸附工艺(TSA)和变温变压吸附工
艺(TPSA)j种。变压吸附工艺是一种主要通过改
变压力使吸附剂在吸附床上进行净化和分离的工
艺，在加压条件下完成吸附过程，减压条件下完成
脱附过程 。德国Bayer公司采用D47／4活性炭变压
吸附分离丙酮和空气的混合气，回收率达到95％以
上 。王晓刚等人对脱附过程床层中的丙酮浓度分
布进行了实验和模拟研究，证明了真空脱附对丙酮
的脱附有很好的效果 。变温吸附工艺是一种通过
改变温度使吸附剂在吸附床上进行净化和分离的工
艺，在低温条件下完成吸附，在高温条件下完成解
吸。变温吸附又可以分为固定床吸附、移动床吸附
和流化床吸附。wael Yazbek等人通过建立温度梯度
模型研究流化床质量、能量传递机制，证明了丙酮
和空气的混合气的吸附一解吸过程在活性炭流化床
上实现的可行性 。】。
1．2 吸收法
吸收法选择挥发性较低的溶剂为吸收剂，利用
丙酮在溶剂中的溶解度来实现。丙酮和空气的混合
气从吸收塔底部进入塔内，吸收剂从吸收塔顶部进
入，大量丙酮被吸收剂吸收，在塔内完成气液传质，
吸收了丙酮的吸收液从塔底部流出，再将吸收液送
入解吸塔解吸得到纯度较高的丙酮。目前常用的吸
收剂是水。吸收单元需要大量的水做吸收剂，解吸
单元又会分离出大量的水，因此工业上将解吸塔排
出的水与吸收塔出来的吸收液换热后，循环回吸收
塔顶作为吸收剂，再补充少量的新鲜水 ”。
由于吸收过程能耗较低，后续的解吸是耗能的
主要部分，因此提高吸收液的浓度、提高解吸塔的
分离效率是目前吸收法研究的主要方向 。Roberto
Nasserd” 等人提出将吸收法中的筛板塔更换为规整
填料塔，大大的提高了吸收效率。李秋元等人 卅提
出将吸收了丙酮的吸收液先进行间歇闪蒸，将其浓
缩后再精馏解吸使丙酮能够回收再利用。动力波洗
涤器是一种新型高效的湿法洗涤设备，由于技术保
密等原因，国外鲜有关于动力波洗涤的基础理论研
究信息，主要是一些关于工业应用情况的介绍 。
近年来，我国在动力波洗涤器吸收效率等领域取得
了一定的进展 ”，动力波洗涤器逐渐被应用到回
收工业废气中，王飞扬等 将动力波洗涤器应用到
回收废气中的丙酮，其净化效率比喷淋塔、填料塔
等传统的洗涤设备更高。马杰 发明的针对医药企
业的间歇的回收丙酮的方法，将真空系统排放的丙
酮和空气的混合气经过两次气液分离、换热吸收和
丙酮回收后，回收后的气体可以直接排放，吸收液
达到一定浓度后，通过解吸塔解吸得到丙酮。这种
工艺极大地提高了吸收液的浓度，降低了后续解吸
的能耗，节约了回收成本。
1．3 冷凝法
冷凝法 处理丙酮和空气的混合气的原理是利
用丙酮气不同的蒸汽压，通过压力和温度的调节使
丙酮过饱和从而发生凝结作用，使丙酮空气的混合
气得到很高程度的净化，丙酮也得到回收 ，但
通常情况下在室温条件下的冷却水满足不了混合气
较高的净化要求。英国APV公司忙训开发出的一种对
丙酮和空气的混合气回收处理的冷冻法，效果甚佳。
该法采用低温冷冻技术的溶剂回收塔并融合不少已
申请专利的新技术。通过塔内装有的一系列盘管，
逐步对丙酮和空气混合气进行冷却，并用塔顶的热
交换盘管对出口气体进行加热。贮槽内的回收溶剂
经泵打通过热交换盘管冷却后从底部成雾状喷出以
达到有利的自由冷却。盘管上面的低温管在上，高
温管在下的巧妙布置，显著地降低了冷冻负荷。冯
岩岩等人p。 理设计出一台有自动控制系统的管壳式
换热器的样机。姚秀林口 发明了一种新型丙酮回收
冷凝系统，使丙酮和空气的混合气直接冷却分离。
冷凝法有时需要辅以压缩过程来提高其回收率p 。
通常，净化要求愈高，需要的冷公用工程的量就越
高，所需冷却的温度越低，甚至增大压力来提高净
化率，这样就大大增加了处理的难度和费用。
1．4 燃烧法
燃烧法p 蚓也称热破坏法，是目前较常用的一
种处理丙酮和空气的混合气的方法。燃烧法主要分
为直接火焰燃烧和催化燃烧法。它利用氧化和热裂
解p 直接破坏了废气中丙酮分子，使其生成低毒或
无毒的物质，从而达到处理的目的。直接燃烧法使
丙酮和空气的混合气在气流中直接燃烧，由于该法
需要较高的热量才能维持该体系继续氧化所需的温
度来保证燃烧过程持续进行，因此比较适合丙酮浓
度较高的废气的处理。催化燃烧法是借助催化剂在
较低燃烧温度下进行的无火焰燃烧，将丙酮氧化为
二氧化碳和水的方法，它比直接燃烧法需要更低的
温度和更少的停留时间。
1862 当 代 化 工 2014年9月
1．5 膜分离法
膜分离法的是依据丙酮气和空气透过膜的能力
不同，利用膜的选择性和膜微孔的毛细管冷凝作用
将废气中的丙酮气富集分离的方法，是近年来开发
出来的新技术。E．Marki 等人通过采用吸收一渗透
汽化方法回收丙酮，得到了较高的回收效率。从现
在研究进展来看 ，无机多孔膜较适合回收空气中
的丙酮。然而，我国膜分离法的相关研究刚刚起步，
相关研究仍然停留在实验室研究阶段，离实现工业
化应用还有一段距离，因而大力发展膜分离法、提
高分离效率对我国有机废气回收处理技术的发展具
有重要的战略意义。
2 几种丙酮处理技术的比较
不同的回收方法都有各自的优势和劣势，适合
的生产工艺和适用必威体育官方网站
，选择的处理方法主要取决
于废气中丙酮的浓度和排放量，下面对5种回收丙
酮工艺的方法进行比较 ”，见表1。
表1 表1丙酮气处理方法的比较
Table 1 The comparison of the methods of acetone gas treatment
3 结束语
随着经济的高速发展，化工医药企业排放的丙
酮尾气量日益增长，经济有效的处理好尾气的排放
才能够实现经济效益和环境效益的双赢。要选择一
种合适的处理 法，必须综合的考虑尾气的浓度、
生产情况、净化要求和经济性等因素。在工业上除
了需要改进现有。 艺外，还应该采用多种方法的集
成技术，例如冷凝一吸附法，冷凝一吸收法，膜分
离一变压吸附法，燃烧法～吸附法等。因此，根据
实际情况集成不同的分离技术、降低生产成本、实
现达标排放，将是我们今后研究的主要方向。
参考文献：
[1]树森，化工．吸附法气体分离【M1．化学工业出版社，1991．
1 2 j Danielsson，M．A．，and Hudon．V—VOC emission control using a fluidized
hed adsorption syslem．Met．F1)nkh．，1994．92(6)：89-91．
[3]刘军利，韩学文，施荫锐．丙酮回收用活性炭微结构的研究【J】_林
产化学与工业．2003，24(1)：55—58．
[4]李婕，羌宁．挥发性有机物 OCs)活性炭吸附回收技术综述【J1．
四川环境．2007，26f61：101—105．
[5]芮祥军，何文君．活性炭纤维(Ac F1应用于有机废气回收和净化
的进展『J1．污染防治技术，201 1，24(5)：1 1-13．
【6 J Deng J，Zhang L．Dai H，et a1．Hydrothermally fabricated
single—-crystalline strontium—-substituted lanthanum manganite
microcuhes for the catalytic combustion of toLuene[J]．Journal of
Molecular Catalysis A：Chemical，2009，299(1)：60—67． ．
[7]李立清，张宝杰，曾光明．活性炭吸附丙酮及其脱附规律的实验研
究【J1_哈尔滨I 业大学学报，2004，12(36)：1661—1645．
1 8 JBSrgerGG，ListnerU，SchulleM．A chemical herichte：lufereinhahung，
parlical abtrennung'[J]．Chem．Eng．Tech．2004．16(1 1)：1486—1490．
[9]王晓刚，李海l龙，李立清．活性炭吸附丙酮及其常J 脱附规律模拟
研究【J]．现代化工，2010，30(2)：152—157．
[10]Yazbek W，erd 19,Deleba~e A．Adsorption and desorption of volatile
organic compounds in fluidized hed[J]．Journal of environmental
engineering．2006．132(5)：442—452．
【1 1 J Ciric A R，Jia T．Muhiobjective optimization and nonlocal sensitivity in
p~cess source reduction problems： Continuous optimization
problems[C]／／I&amp;amp;EC SImcial Symposium on Emerging Technologies in
Hazardous Waste Management，Ahanta．GA．1992．
[12]Lee E S Q，Rangaiah G P．Optimization of recovery processes for
multiple economic and environmental objectives[J]．Industrial&amp;amp;
Engineering Chemistry Research．2009，48(16)：7662-7681．
[13]Nasser Jr R，Taqueda M E S．Replacement of Trays by Packing To
Increase the Absorption Calxacity of Acetone during Cellulo~ Acetate
Spinning[J]．Industrial＆ Engineering Chemistry Research 2008．
47(21)：8376-8383．
[14]李秋元，陈建军，肖志刚，等．回收真空系统中的丙酮损耗IJ1．河
北化工，2005，28(4)：58—58．
[15]Stroud M，Bogopa M，Keitshokile D C，eta1．BCL sulphurcapture options
l C j／／The southern A~ican institute of mining and metallurgy．base
metals conference． Southern African：Country of Publication，2009：
39-52．
1 l6 j Meyer S，Juno E，Watts N．Dynawave Wet Gas Scrubbing：A New
Alternative for Claus Unit Tail Gas Clean-Up[C]／／PROCEEDINGS OF
THE LAURANCE RE1D GAS CONDIT10NING CONFERENCE．
20o6．20o6：137一l52．
[17]邵国兴 带混合元件的动力波洗涤器[J】_硫酸工业，1999(2)：7-9．
[18]占旺兵，李秋萍，邵国兴，等．动力波洗涤技术研究及工业应用进
展IJ]．化I：进展，2010,29：12—16．
[19]黄笃树，周大军．用动力波逆向喷射洗涤器脱除烟气中的二氧化
硫fJ】．化工环保，2005，25(5)：406-408．
[20]陈常蕊，孙国刚．气液逆喷洗涤器除尘性能的实验研究『J1．化学工
程，2009，37(6)：40_43．
[21]李国莲，王造奇．动力波洗涤器的数值模拟研究『Jl1．安徽建筑E_qk
学院学报：自然科学版，2008，l6(5)：49—52．
(下转第1867页)
第43卷第9期 马丽萍，等：纳米TiO 及其复合材料的抗菌性能研究 I867
Catalysis’Fodav．
， 1998，45：221—227．
[22]Davydov L，Teddy E．P．，France P．，et a1．Sino photo catalytic
destruction of organic contaminants in aquemls systems on TiO2
powders[J]．Applied Catalysis B：Environmenta1．2001．32：95—105．
[23]刘f- 光，武光，郭亚军．Tin：纳米粒子的制备及改性fJ1_化学与粘
合，2004，3：163—166．
1 24 j A．M．Mulligan，M．Wilson，J．C．Knowles．The effect of increasing
copper content in phosphate—based glasses on biofilms of
Streptococcus sanguis[J]．Biomaterials．2003．24：1797-1807．
[25]He Chao。Yun Yun，Hu Xing—fang，et a1．Influence of silver doping on
the photocatalytic activity of titan films【J1．Applied Surface Science，
2002．200：293—247．
[26]A．Fnjishima，X． Zhang． Titanium dioxide photo catalysis：prevent
situation and future approaches[J】．C．R． Chimie，2006，9：750-760．
[27]A ．Fujishima，T．N．Ran，D． A． Tryk．Titanium dioxide photo
catalysis lJ1．J． Photoch Photo bin． C，2000，l：1-21．
[28]LIU Wei-liang．The processing techniques and properties of nanometer
carrying silver antibacterial powder fJ1．China Ceramics，2001，37(1)：
1—6．
[29]zu Bu，u I Yan—ylng，LI Xian-e，et a1．Nann Ti02，a new inorganic
antimicrobial agent lJ1．Modem Chem Eng，1999，19(8)：46-48．
[30]WAN(；Da—lin．E脆et of powdefized semi—conduelant Tin2on mouth
microbes[JJ_China Titanium Ind Progress，1999，19(8)：46—48．
[31]Berger TJ，Spadaro JA，Bierman R，Chapin SE．Becker RO．Antifungal
Properties of electrically generated metallic ions[J]．Antimicrob Agents
Chemother，1976，b．10：856—860．
1 32 J Gnlubovich VN。Rabotnnva IL．Kinetics of growth inhibition in Candida
utilis by silver ions．Microbiol[J]．1974，43：948-950．
[33]Bragg，P．D．and Rannie，D．J．The effect of silver ions on the respiratory
chain of Escherichia coli[J]．Canadian Journal of Microbiology，
1974．20：883—889．
【34]Russell，A．D．，Hugo，W．B．Antibacterial activity and action of
silver[J]．Progress in Medicinal Chemistry，1994，31：351—370．
[35]Yaug J．C．，Kim Y．C．，Shul Y．G．，et a1．Characterization of photo
reduction Pt．frio2 and decomposition of dichloroaeetic acid over photo
reduced Pt．／Tin2 catalysts[J]． Applied Surface Science， 1997，
121／122：525—，529．
[36]Lansdown AB．Silver h Its antibacterial properties and mechanism of
action[J]．Jwound Care，2002，11(4)：125-30．
1 37 j Asahi R，MorikawT，Ohwaki T，et al Visible—light photocatalysis in
nitrogen—doped titanium oxides lJ I．Science，2001，293(13)：269
- 271．
1 38 J Richard L．Davies，Samuel F．Etfis．The development and functions of
silver in water purification anti disease cnntrol[J]．Catalysis
Today，1997。36：107—1 14．
(上接第1862页)
[22]王飞扬，邢景梅，王立托，等．动力波清洗法处理空气中的丙酮[J]．
应用化工，2013，42(9)：1734—1736．
[23]马杰从真空系统排出的溶剂挥发混合气中回收丙酮的方法：中国，
CN 101585755 AlP]．2009-1 l一25．
1 24 j McCallion J．Membrane process captures vinyl chloride，other VOCs[J]．
Chem．Process．，1994，57(9)：33．
[25]冯军．冷凝法油气回收装置研究和应用I J1．低温与特气，2008，
26f6)：21—23．
[26]孔祥强，曹东辉，杨前明，等．冷凝法油气回收装置的优化运行lJ]．
能源工程，2008，5：59—63．
[27]缪志华，张林，王蒙，等．冷凝法油气回收技术与应用[J]．低温与
超导，201 1，39(61：48—52．
[28]黄维秋，彭群，李贝贝．利用Aspen模拟软件优化冷凝法油气回
收工艺fJ】．石油与天然气化工，2009，38(4)：313-315．
[29]张肇富．冷冻法回收溶剂[J1．污染防治技术，1999(1)：019．
[30]冯岩岩，徐森，刘大斌，等．冷凝法回收有机溶剂的优化设计fJ1．
化学工程，2012，40(1)：35—37．
[31]姚秀林．一种丙酮回收冷凝系统：中国，CN 202072646 U[P]．201 1一
l2—14．
[32]黄维秋，石莉，胡志伦，等．冷凝和吸附集成技术回收有机废气Ⅱ]．
化学工程，2012。4O(6)：13—17．
[33]长田秀晴，芝本博信，长田尚磨．有机物的氧化或分解方法以及燃
烧废气的处理装置：中国，CN 1636642A【P1．2005—07—13．
[34]张仁熙，侯惠奇，靳朝阳．一种用于工业有机废气处理的方法：中
国，CN 101664626 A[P]．2010—3—10．
[35]李东旭，刘忠生，张海波，等．一种催化燃烧催化剂及其制备方法：
中国，CN 1415410【P]．2003—05—07．
[36]谭明侠，王国军，谢建川．VOCs催化燃烧技术[J】．川化，2006(2)：
12-15．
1 37 j Ferrari C P，Kaluzny P，Roche A，et a1．Aromatic hydrocarbons and
aldehydes in the atmosphere of Grenoble，France[J]．Chemosphere，
1998，37(81：l5R7—16叭．
[38]Mfirki E，Lenti B，Vatai G，et a1．Clean technology for acetone
absorption and recovery[J]．Separation and purification technology，
2001．22：377—382．
[39]李焦丽，奚西峰，李旭祥，等．聚砜／聚丙烯酰胺合金膜及其在
有机溶剂回收中的应用[J】．膜科学与技术，2002，22(5)：32—35．
[4O]张晓勇，王振红．浅析有机废气的治理[J]．环境科学与管理，2008，
32(1 11：87—88．

网友评论 more

化工安全论文最新内容

03-11