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    涂料行業有機廢氣來源與治理技術應用分析

    2021-09-01 13:33:46

    有機廢氣是造成大氣環境污染的一種重要物質,而涂料生產當中會產生大量的有機廢氣,如果不進行有效的治理會對大氣環境造成破壞。對此筆者結合自身的實踐經驗對當前涂料行業有機廢氣的來源和治理技術進行分析,以為涂料行業有機廢氣的治理提供借鑒。

    噴涂行業廢氣處理能夠通過應用先進的設備。先進的加工工藝加強管理等措施降低有機廢氣的排放量,但是此行業產生有機廢氣是難以避免的, 仍需要采用較好的末端處理技術進行廢氣的治理。 對此下文主要對噴涂行業適合的末端廢氣處理技術進行分析, 并結合筆者的調查和查詢的相關資料對涂料行業有機廢氣治理常用的幾種方法進行分析和論述。

    2.1 吸附法

    涂料行業的有機廢氣主要包含苯、甲苯、二甲苯、醇類、酯類等物質,這些物質均能夠被相應吸附物質進行吸附。從而將廢氣中的有機物從氣相中轉移到吸附劑當中,從而有效滿足排放標準,其中可以用于涂料行業有機廢氣吸附的吸附材料包含活性炭、沸石和硅藻土等。 由于活性炭表面積較大。吸附能力較強且價格便宜,其應用更加廣泛。但是單純依靠吸附材料進行吸附。吸附后的吸附材料需要再生或處理,吸附的有機物再利用價值較小。而吸附劑的處理又造成二次污染,因此此方法僅適合一些廢氣濃度較低, 并且廢氣量較少不適合其他方法應用的有機廢氣處理 [3]。

    2.2 燃燒處理法

    焚燒處理是通過將涂料生產和使用中產生廢氣,加熱到一定溫度,利用空氣中的氧氣將其中的甲苯、二甲苯等有機物氧化為二氧化碳和水,從而使廢氣得到有效的凈化。 此工藝處理效果較好,能有效保證廢氣的排放達標,并且其中的熱能可以進行回收利用。 其中當前焚燒處理工藝包含直接燃燒和催化燃燒,直接焚燒是將廢氣通過天然氣或柴油等燃料加熱到700℃~800℃,直接將廢氣中的有機物進行氧化曰催化燃燒是指將廢氣加熱到 300℃~400℃,在催化劑的作用下將廢氣中的有機物進行氧化。 由于噴涂行業產生的廢氣大多數濃度并不高,直接燃燒處理需要額外補加大量的燃料,僅適合處理廢氣濃度在 2000 mg/m3 以上的廢氣。

    2.3 有機溶劑吸收法

    噴涂行業產生的有機廢氣中多數成分都能夠在柴油或200#汽油中進行溶解,對此可以利用這類溶劑將噴涂行業產生的廢氣組分進行吸收, 吸收有機物后的溶劑可以作為燃料和稀釋劑使用。 雖然這種方法操作簡單,成本也較低,但是其處理效率不高,并且溶劑也具有一定的揮發性,因此噴漆行業應用此方法進行有機廢氣處理的企業并不多。

    2.4 冷凝收集法

    涂料生產過程中反應釜中產生的廢氣具有較高的溫度和濃度,因此可以通過冷凝回收的方法進行處理, 但是此方法適合于廢氣沸點較高。濃度較高且具有回收價值的廢氣。

    2.5 多方法聯合處理

    當前涂料行業產生的有機廢氣濃度不高,一般 VOCs濃度均小于 500 Nm 3 /h。 冷凝等方法并不適用,而單純的吸附處理會產生大量的吸附廢料,造成二次污染,而直接焚燒又會消耗大量的能源,因此當前企業多采用多種方法結合的方式進行涂料行業廢氣的處理。 一般需要首先利用吸附材料將廢氣中的有機物吸附后,利用高溫氣流可以將有機物解析的特點,將廢氣中有機物進行濃縮, 然后將脫附后濃縮的廢氣送至燃燒設備進行燃燒處理。 針對此工藝當前包含沸石轉輪+RTO/RCO,活性炭吸附+RTO/RCO 等。

    2.5.1 沸石轉輪+RTO/RCO 處理工藝

    此工藝中沸石轉輪是指利用沸石分子篩作為吸附材料,設計成轉輪的形式。通過轉輪的旋轉實現有機廢氣的吸附、脫附和沸石分子篩的再生等操作,從而有效將廢氣進行濃縮, 其中脫附是利用處理后的廢氣與新鮮空氣進行混合,一般控制脫附溫度為 300℃左右進行脫附。 而分子篩的再生是利用新鮮空氣或低溫有機廢氣將脫附后的高溫沸石分子篩冷卻至常溫。 一般控制廢氣濃縮至 2000 mg/m3 左右,這樣進入焚燒爐處理后。其中有機物的燃燒可以自行滿足燃燒所需要的熱量,從而有效降低能源的消耗, 而 RTO 和 RCO 是蓄熱式氧化器和催化式氧化器的簡稱。其中兩者都裝有蓄熱陶瓷,其作用是對排出的熱量進行有效的回收。降低排氣溫度,RTO 未裝有催化劑,燃燒溫度控制在 750℃~900℃左右曰RCO 裝有催化劑。燃燒溫度控制在 300℃~400℃左右。 經過轉輪濃縮后的有機廢氣經過 RTO/RCO 的高溫氧化處理,達標后可以直接進行排放。 但是由于爐子是高溫設備,在處理過程中需要做好安全工作,如加裝阻火器,應用 LEL 等設備進行廢氣濃度的檢測,采用 PLC 或 DCS自控系統進行報警和連鎖控制等。

    2.5.2 活性炭吸附+RTO/RCO 處理工藝

    此處理工藝和沸石轉輪+RTO/RCO 處理工藝的原理基本相同,采用活性炭吸附器代替沸石轉輪進行有機廢氣的濃縮。其中使用多個固定床活性炭吸附器交替進行吸附、 脫附和冷卻處理。如廢氣風量為 60000 m 3 /h,可以設置三個 30000 m 3 /h的固定床活性炭吸附器,兩個吸附器用于吸附,一個用于脫附和冷卻,交替進行處理,其中活性炭的脫附溫度控制在 120℃左右。經過活性炭吸附處理后的廢氣經過 RTO/RCO 的高溫氧化處理,達標后可以直接進行排放。但是活性炭更易燃燒,因此需要更加注重安全設施的設置,一般需要加裝氮氣系統,用于安全保護,并且可實現活性炭的深度再生,延長活性炭的使用壽命。

    涂料行業的有機廢氣主要來源于涂料生產工藝和使用過程當中,對此企業應針對生產工藝和設備進行優化,盡可能避免有機物的揮發, 同時針對揮發出的有機物進行有效的收集和處理, 當前針對反應釜中廢氣可以采用冷凝方法進行預處理,對于濃度較低但風量較大的有機廢氣,可以采用沸石轉輪+RTO/RCO 處理工藝或活性炭吸附+RTO/RCO 等吸附和燃燒多聯合處理工藝進行治理。

    參考文獻

    [1]黃丹丹.涂料行業的廢氣處理工程實例[J].污染防治技術。2019,32(6);68-70.

    [2]吳慶瑤。張麗娟。黃楚珊。等.我國涂料行業環境污染現狀及存在問題[J].廣東化工。2019。46(23);54-56,75.

    [3] 張亞剛。孫亮。李晶.涂裝車間有機廢氣治理研究[J].現代涂料與涂裝。2019。22(3)47-49.

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