VOC低溫冷凝回收技術(shù)Cryo-Condap?
空氣產(chǎn)品公司的Cryo-Condap系統(tǒng)采用液氮來冷凝或冷凍揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)蒸氣，然后將冷凝下來的液滴和冷凍下來的顆粒從工藝尾氣中除去，從而可將符合環(huán)境法規(guī)要求的清潔尾氣排放到大氣中。該技術(shù)不僅幫助客戶將VOC排放量降低到可接受的法規(guī)要求水平以下，以滿足最嚴(yán)厲和最嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，而且還能幾乎100％地回收大多數(shù)溶劑，并再利用于工藝流程中。此外，在溶劑回收過程中，液態(tài)氮化為氣態(tài)氮，可再利用于其他應(yīng)用，例如吹掃、覆蓋、加壓和產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，從而減少運(yùn)營成本。
空氣產(chǎn)品公司與HercoKühlteknik公司的合作已超過35年。早于1979年便已聯(lián)手開發(fā)出第一臺Cryo-Condap產(chǎn)品，用于錄像帶生產(chǎn)中的溶劑回收。此后，空氣產(chǎn)品公司與Herco公司獨(dú)家合作，設(shè)計(jì)并制造Cryo-Condap系統(tǒng)，并在全球各行各業(yè)積累了豐富的溶劑回收經(jīng)驗(yàn)。至今，全球運(yùn)行中的裝置已有130多套。
客戶
我們的客戶是英國的一家跨國制藥、生物制劑、疫苗和消費(fèi)類醫(yī)療保健品公司。截至2014年3月，他們已成為世界第六大制藥公司，緊隨強(qiáng)生、諾華、羅氏、輝瑞和賽諾菲之后(根據(jù)截止2013年的營業(yè)額)。
化學(xué)和制藥行業(yè)的眾多制造商，在某些生產(chǎn)工藝中會使用溶劑或揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。有機(jī)溶劑作為一類常規(guī)化學(xué)品，在大量工業(yè)流程中使用。它可充當(dāng)化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，并將需要的產(chǎn)物與不需要的產(chǎn)物分開，以最大程度地提高藥物純度，因此是藥品生產(chǎn)的必需品。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，這家跨國醫(yī)療保健品公司購買了空氣產(chǎn)品公司的Cryo-Condap新型排放控制系統(tǒng)，旨在從工藝尾氣中以將近100％的比例回收VOC組分。裝置設(shè)計(jì)緊湊，不僅能夠以低氣體流量回收最復(fù)雜的VOC，還具有非常高的適應(yīng)性，可以在不同的冷凍溫度和濃度下回收不同的VOC組分。
VOC：排放挑戰(zhàn)
新法律和日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)驅(qū)使更低的VOC排放要求。1997年，聯(lián)合國環(huán)境經(jīng)濟(jì)理事會同意在2002年之前將全球VOC排放量減少30％。歐盟溶劑排放指令(1999/13/EC)于1999年生效，旨在減少某些工藝和工業(yè)設(shè)施中VOC的排放。該指令的總體目標(biāo)是促使成員國將其VOC排放量在1990年排放量的基礎(chǔ)上減少57％。目的是減少VOC對人類健康和環(huán)境的破壞性影響。許多此類物質(zhì)是致癌物質(zhì)，也是形成光化學(xué)煙霧的主要原因。
英國的環(huán)境保護(hù)法針對包括諸如單體和有機(jī)溶劑在內(nèi)的
VOC，設(shè)定了嚴(yán)格的排放限值。容許排放量因每種VOC的來源和性質(zhì)而異，以三氯乙烯(TCE)(一種常規(guī)溶劑)為例，它的允許排放值為20mg/m3。
需要處理VOC的制造商不得不認(rèn)真考慮如何應(yīng)對這些新的和日益嚴(yán)格的規(guī)定。傳統(tǒng)的排放控制技術(shù)包括活性炭吸附和各種焚燒方法。
從尾氣流中除去VOC的最潔凈方法是采用液氮冷凝？諝
產(chǎn)品公司的Cryo-Condap工藝采用專利技術(shù)去除VOC，以滿足20mg/m3的排放水平，同時能夠克服許多傳統(tǒng)控制排放方法的局限性。Cryo-Condap可完全定制化以消除大部分VOC，可適應(yīng)大多數(shù)工藝類型。
空氣產(chǎn)品公司高級應(yīng)用專家IdokoOchuma博士表示:“隨著歐盟溶劑排放指令(1999/13/EC)的執(zhí)行，溶劑的低溫冷凝回收方法一夜之間變得意義非凡。”
該跨國醫(yī)療保健品公司面臨的環(huán)保法規(guī)的挑戰(zhàn)是：這家從事藥物、疫苗和消費(fèi)類醫(yī)療保健品研發(fā)的跨國醫(yī)療保健品公司在150多個國家運(yùn)營業(yè)務(wù)，在36個國家建立了84個生產(chǎn)設(shè)施，在英國、西班牙、比利時和中國擁有大型研發(fā)中心。該公司是制造外用抗生素的世界領(lǐng)先企業(yè)。在他們的工藝流程中有一步驟會排放乙酸甲酯和甲醇(VOC)。為了遵守環(huán)境署法規(guī)，他們必需要控制排放到大氣中的乙酸甲酯和甲醇濃度。
跨國醫(yī)療保健品公司顧問，PM集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理AndrewGoss指出：
“雖然生產(chǎn)設(shè)施目前已達(dá)到其法律許可要求，但環(huán)境署仍要求他們采用最佳可行技術(shù)(Best AvailableTechnology,BAT)以減少此藥物生產(chǎn)工藝中的排放。該工藝分批運(yùn)行，且有多條排放管線，因此會產(chǎn)生短時間高濃度的排放模式，同時其粉末干燥工藝會出現(xiàn)時間長而濃度緩慢減小的排放模式。這種復(fù)雜的排放模式，加上愈加嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，使傳統(tǒng)的處理技術(shù)不具備優(yōu)勢。”
空氣產(chǎn)品公司和HercoKühlteknik公司的合作已超過35年。早于1979年便已共同開發(fā)出第一臺Cryo-Condap產(chǎn)品，用于錄像帶生產(chǎn)中的溶劑回收。此后，空氣產(chǎn)品公司與Herco公司獨(dú)家合作，設(shè)計(jì)和制造Cryo-Condap系統(tǒng)，在全球各行各業(yè)積累了豐富的溶劑回收經(jīng)驗(yàn)。
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用于VOC回收的Cryo-Condap技術(shù)。一個處理能力達(dá)255m3/h的Cryo-Condap裝置，配備冗余低溫冷凝器(一備一用)。
為什么是冷凝？
Cryo-Condap低溫VOC回收和減排系統(tǒng)由Herco公司負(fù)責(zé)工藝設(shè)計(jì)和制造，通過空氣產(chǎn)品公司供應(yīng)給客戶。它綜合利用液氮的冷能和氮?dú)獾亩栊孕再|(zhì)，使系統(tǒng)運(yùn)行成本得以優(yōu)化。Cryo-Condap裝置為模塊化、撬裝設(shè)計(jì)，易于安裝，運(yùn)行成本低，性能卓越。
液氮的沸點(diǎn)為-196℃，是一種完美的深冷介質(zhì)，幾乎可完全回收大部分VOC。其溶劑回收性能通常高于99.9％，從而使排放濃度足夠低以滿足最嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)
Cryo-Condap低溫冷凝技術(shù)工作原理
Cryo-Condap是空氣產(chǎn)品公司的專利技術(shù)，用于溶劑和VOC回收。該系統(tǒng)采用專利設(shè)計(jì)的熱交換器，液氮以間接換熱方式對工藝尾氣進(jìn)行冷卻。隨著溫度的下降，工藝尾氣攜帶VOC蒸氣的能力也隨之而下降。VOC組分凝結(jié)成液滴或凍結(jié)成顆粒，隨后從工藝尾氣中分離出來，符合環(huán)境法規(guī)要求的工藝尾氣即可排放到大氣中；厥盏腣OC組分通常可重復(fù)使用，而這一點(diǎn)對吸附系統(tǒng)來說難以實(shí)現(xiàn)，對焚燒爐或催化氧化器來說更是無法實(shí)現(xiàn)。另一個有助于將成本降至最低的因素是氮?dú)獾脑倮。處理VOC的工廠通常采用氮?dú)鈦泶祾呋虻夤艿篮蛢，而從Cryo-Condap工藝中回收的氮?dú)庀喈?dāng)于免費(fèi)使用。在某些情況下，回收效益可能超過控制成本。
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空氣產(chǎn)品公司是一家全球領(lǐng)先的工業(yè)氣體，相關(guān)技術(shù)和服務(wù)的供應(yīng)商，擁有超過50年的工業(yè)深冷經(jīng)驗(yàn)，并在全球范圍內(nèi)安裝了130多套Cryo-Condap系統(tǒng)。
設(shè)計(jì)和安裝
生產(chǎn)工藝中所排放的乙酸甲酯和甲醇需要回收，以滿足最嚴(yán)格的英國環(huán)境署法規(guī)要求。
空氣產(chǎn)品公司高級應(yīng)用專家IdokoOchuma博士表示：
“我們通過Cryo-Condap低溫冷凝系統(tǒng)冷凝乙酸甲酯和甲醇來解決這一問題。該系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是空氣產(chǎn)品公司擁有專利的熱交換器，并在熱交換器周圍配備輔助裝置和控制單元，以降低系統(tǒng)能耗，提供精確控溫能力”。
該跨國醫(yī)療保健品公司完成了一項(xiàng)問卷調(diào)查，并向空氣產(chǎn)品公司提供了乙酸甲酯和甲醇回收工藝的性能規(guī)范。
跨國醫(yī)療保健品公司顧問，PM集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理AndrewGoss表示：
“在我們第一次見面時，Herco公司便帶來了定制方案，該方案已經(jīng)達(dá)到大部分設(shè)計(jì)要求。在之后的幾個月，我們對該設(shè)計(jì)進(jìn)行了改善，經(jīng)過HAZOP和SIL評測，提出了額外的設(shè)計(jì)要求。由于輸入的工藝氣體無法除去水分，使得水分可能凍結(jié)在低溫冷凝器表面，因此必須設(shè)計(jì)出相關(guān)功能，以確保設(shè)備在不運(yùn)行期間可解凍。”
Cryo-Condap的基本工藝
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總體流程：
Cryo-Condap工藝在專利的低溫冷凝器中采用液氮來處理含有VOC的工藝尾氣。
預(yù)冷卻：
首先通過可用的冷卻液或機(jī)械制冷系統(tǒng)來預(yù)冷VOC氣流，以冷凝大部分VOC和水分。
能量回收：
利用低溫冷凝器中的低溫尾氣進(jìn)一步預(yù)冷卻進(jìn)入的VOC氣流。低溫冷凝：調(diào)節(jié)液氮的流量，以控制低溫冷凝器內(nèi)部的溫度，低溫冷凝器將
VOC氣流冷卻至所需的溫度，以確保符合規(guī)范。
VOC回收：
冷凝的VOC通過氣滴分離器得到分離，并收集在緩沖罐中，以便泵送和再利用。
氮?dú)饣厥眨?/p>
液氮在該過程中完全蒸發(fā)，并作為潔凈的氮?dú)馀懦鱿到y(tǒng)，可再回收使用于其他應(yīng)用中。
結(jié)果
跨國醫(yī)療保健品公司顧問，PM集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理AndrewGoss表示：
“最終，我們減少了溶劑排放，兌現(xiàn)了向環(huán)境署作出減少該工藝中溶劑排放量的承諾。該設(shè)備投入運(yùn)行后，我們成功地回收了本會排放到大氣中的溶劑。”
空氣產(chǎn)品公司了解環(huán)保法規(guī)對企業(yè)所帶來的影響，這就是我們開發(fā)出Cryo-Condap技術(shù)的原因。我們不僅幫助企業(yè)達(dá)到全世界最嚴(yán)格的法規(guī)，還幫助他們提高工藝流程效率。
空氣產(chǎn)品公司的Cryo-Condap系統(tǒng)與傳統(tǒng)方式的比較
空氣產(chǎn)品公司的Cryo-Condap系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于與生俱來的靈活性和高度定制化，它可以滿足客戶的特定需求，并配合客戶工藝流程的特性與要求。
跨國醫(yī)療保健品公司顧問，PM集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理AndrewGoss表示：
“Cryo-Condap系統(tǒng)擁有一個制冷劑‘冷槽’，能夠應(yīng)對批次生產(chǎn)工藝中的常見情況，即頻繁啟停和波動的排放狀況，這是該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢。它不會導(dǎo)致過度冷卻或冷卻不足，而這種問題在采用工藝尾氣與液氮進(jìn)行直接換熱的換熱器系統(tǒng)中非常常見。另一個優(yōu)點(diǎn)是該系統(tǒng)能夠定制，以適用于不同的尾氣流量和溶劑組分及負(fù)荷。”
空氣產(chǎn)品公司高級應(yīng)用專家IdokoOchuma博士表示：
“Cryo-Condap系統(tǒng)的另一個好處是可以回收溶劑并再循環(huán)使用。”
結(jié)論
跨國醫(yī)療保健品公司顧問，PM集團(tuán)項(xiàng)目經(jīng)理AndrewGoss總結(jié)道：
“以前的工藝采用乙二醇冷凝器來除去溶劑。雖然此類冷凝器能夠處理大部分溶劑，但仍然會排放廢氣。采用Cryo-Condap系統(tǒng)后，我們能夠從工藝尾氣中除去更多的溶劑。”
空氣產(chǎn)品公司高級應(yīng)用專家IdokoOchuma博士總結(jié)道：
“隨著溶劑排放的法規(guī)日益嚴(yán)格，行業(yè)越來越迫切地需要減少排放，以達(dá)到或超越排放目標(biāo)，并在未來持續(xù)如此。”
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