导读：VOCs治理系统采用的冷凝技术，是在不同结构的换热器中，将VOCs 有机气体与通过不同方法制取得到的冷负荷进行换热，降低有机气体的温度，使有机气体在低温下产生相变，从气态到液态，得到液态回收物。该法适用于有机废气浓度高、温度低、风量小的工况，需要附属冷冻设备，主要应用于石油、化工、制药等行业有机废气处理。

　　1 工艺原理

　　VOCs废气中有机物是由分子大小和化学结构不同的烃类和非烃类组成的混合物，冷凝法油气回收技术的原理则是通过降温加压等手段使油蒸汽发生相变，从而让气态回到液态，完成对油气的回收处理。所以，冷凝法处理油气的技术原理与原油加工的技术原理一致，对于油气的热物理性质、迁移特性来说，是最适宜采用的。

　　当冷凝温度降至-110℃时，3种油气经处理后均能满足国家标准所规定的回收率高于95%和尾气浓度小于25mg/L的要求;当冷凝温度降至-120℃时，屋气中基本不含油气。

　　2 制冷方法及工作原理

　　我们所说的不同冷凝方法，主要指取得冷负荷的不同的方法。

　　常用的方法主要有机械制冷、液氨制冷，运用较多的是机械制冷方法，液氨制冷方法因成本方面原因，目前运用推广速度受到影响。其他制冷方法还有膨胀制冷、余热制冷，但VOCs的排放工况不大适应这两种方法的运行工况，因此膨胀制冷和余热制冷方法的推广受到限制。在VOCs治理方法中还有一种称为“压缩冷凝”的方法，实际属干“机械制冷”与加压结合的方法，也由于 VOCs排放工况的原因，推广难度很大。

　　2.1 机械制冷

　　工作原理是热力学第二定律。它是通过消耗机械能改变制冷剂的状态，在制冷剂循环状态变化过程，将热量从温度低的环境(或物体)传递(转换)给温度高的物体(或物质)，从而使温度高的物质(如有机气体)减低温度，相态发生变化(从气态变为液态)，达到将VOCs气体(如油气或其他气态有机物)变为液态，实现净化或回收的目的。机械制冷的主要配置为“四大件”即，制冷压缩机、蒸发器、节流器(膨胀阀或毛细管)、冷凝器(有风冷和水冷)机械制冷，也称为循环制冷，是指制冷剂循环过程制取冷负荷。基本原理就是循环图，如下:

　　2.2 液氮制冷

　　液氮制冷原理简单，利用液态氮在气化(相变)过程吸收热量(或说释放冷量)的原理，将VOCs气体降温液化。基本原理示意如下:

　　这种工艺方法简单，氮的沸点温度很低(-195.8℃)，可以制取深低温温度。

　　但是液氮利用是一次性的，气化以后就是氮气，如果用户现场还可以利用氮气，而且需要量与液氮气化量对应，用户可以考虑接受此工艺。若气化氮气派不上用途，用户会感觉成本高而不考虑采用。

　　氮气制冷方法的治理设备见下图:

　　液氮技术在金属材料(冷)处理、制药行业生产过程冷量取用方面有运用。

　　液氮冷凝温度可以比机械压缩式冷凝温度更低，可以作为预处理工艺，将大多数的油气冷凝回收，后续配套热力燃烧、催化燃烧或吸附工艺，从而达到更低的排放标准。

　　3 冷凝回收过程

　　1)第一阶段:预冷，油气在进入高温级换热器h1之前，首先经过预冷级单元预处理，温度降低至4℃左右，除去原料气中大部分水蒸汽;

　　2)第二阶段:浅冷，油气进入换热器h1，放热降温至-30~-40℃，回收油气中C6等高碳烃类物质

　　3)第三阶段:深冷，油气进入中温级换热器h2，温度降至-70~-80℃，C5和大部分C4组分被冷凝;

　　4)第四阶段:油气进入低温级换热器h3，温度降至-105~-110范围，C4等高碳烃类物质碳全部冷凝，尾气中仅存少量C以下组分。

　　4 主要特点

　　冷凝法工艺简明直接，不需二次工艺处理，回收产品为液体汽油。吸附法、吸收法和膜分离法等工艺的油气回收处理技术，都必须采用喷淋吸收二次工艺来处理富集的油气，或再用冷凝工艺回收液体油品，工艺复杂，检修维护量大，并目能耗高。
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