冷凝回收

冷凝過程中，被冷凝物質僅發生物理變化而化學性質不變，故可直接回收利用。冷凝法在理論上可以達到很高的淨化程度，但淨化程度越高則操作費用越高。因此，它常常作為淨化高濃度有機廢氣的預處理工序，從降低污染物含量和減少廢氣體積兩方面減少後續工藝的負荷，並回收有價值物質。該法適用於有機廢氣濃度高、温度低、風量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用於石油、化工、製藥等行業有機廢氣處理。 ^[2] 

物質在不同的温度和壓力下，具有不同的飽和蒸氣壓。當物質的蒸氣壓在某一温度下達到其相應的飽和蒸氣壓時，則開始凝結，該温度稱為物質的露點温度。只有系統温度低於露點温度，蒸氣態物質才能從氣相中冷凝出來。冷凝法就是利用揮發性有機物在不同温度和壓力下具有不同飽和蒸氣壓這一性質，採用降低系統温度或提高系統壓力的方式，使其從氣態轉變為液態而從氣相中分離出來。

冷凝方式有直接冷凝和壓縮冷凝兩種。為提高冷凝效率，直接冷凝一般採用多級連續冷卻方法降低揮發廢氣的温度，使之凝聚為液體分離出來。冷凝法回收裝置的冷凝温度一般按預冷、機械製冷、液氮製冷等步驟來實現。根據揮發氣的成分、要求的回收率及最後排放到大氣的尾氣允許含量來確定冷凝裝置出口處揮發氣的温度值。

預冷器是單級冷卻裝置，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結為水而除去，減少裝置的運行能耗。揮發氣離開預冷器後進入機械製冷級，機械製冷級可使大部分有機廢氣冷凝為液體回收。若需要更低的冷卻温度，則在機械製冷之後連接液氮製冷，可使有機廢氣的回收率達到99%。單級機械壓縮製冷裝置的工作温度範圍為-35～-10℃；串聯的機械壓縮製冷裝置有淺冷級和深冷級組成，其工作温度範圍為-70～-40℃；用液氮製冷的深冷裝置的工作温度可達-184℃。多級連續冷卻方法在石油化工行業的油氣回收中應用很廣泛，其淨化程度可滿足世界各國排放標準的要求。

冷凝設備可分為接觸冷凝(直接冷卻)和表面冷凝(間接冷卻)兩類。接觸冷凝是冷卻介質與廢氣直接接觸進行熱交換，優點是冷卻效果好，設備簡單，但要求廢氣中的組分不會與冷卻介質發生化學反應，也不能互溶，否則難以分離回收。為防止二次污染，冷凝液要進一步處理。表面冷凝是使用間壁把廢氣與冷卻介質分開，使其不互相接觸，通過間壁將廢氣中的熱量移除，使其冷卻。因而冷凝下來的液體很純，可以直接回收利用。該法設備複雜，冷卻介質用量大，要求被冷卻污染物中不含有微粒物或黏性物，以免在器壁上沉積而影響換熱。

直接冷凝設備有噴射式接觸冷凝器、噴淋塔或氣液接觸塔，接觸塔可以是填料塔、篩板塔等。間接冷凝設備有列管冷凝器、翅管空冷冷凝器、蛇管冷凝器以及螺旋板冷凝器。

冷凝器的選型計算主要是確定冷凝器的傳熱面積，選定適用型號的冷凝器，計算冷卻劑(水或空氣)的流量及通過冷凝器時的流動阻力。選型注意以下幾點：

①　根據當地條件確定採用冷凝器的類型，如水質、空氣質量等；

②　總換熱面積應滿足最大負荷要求並有裕量；

③　冷凝器台數一般應與壓縮機對應；

④　水或空氣側流動阻力要合適，不能太大；

⑤　技術經濟比較，注意初投資與運行費用的綜合考慮，大、中型系統蒸發式冷凝器與水冷冷凝器+冷卻塔初投資基本相等，前者運行費低，但維護費用最高。 ^[3]