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【扬州绿之源环保】涂料行业VOCs有机废气治理技术应用分析

作者: 来源: 日期:2020/6/3 8:09:28 人气:257

随着国家对环境的不断重视,有机废气的治理也成为一个热点。涂料行业尤其一些油性涂料生产和使用企业在生产和使用过程中会产生大量的有机废气,这些有机废气如果得不到有效的治理,会造成大气中臭氧增加,威胁人们的健康。国家也比较重视涂料行业的环境治理,并将其列入“大气十条”中的二十五个重点行业之一。因此涂料行业有机废气治理对于环境的保护具有重要意义。

1涂料行业有机废气来源分析

1.1涂料生产过程中产生的有机废气

涂料的生产过程中会使用的有机物作为原料,如在溶剂型涂料的生产当中会应用笨、甲苯、二甲苯、丁酯和200#汽油作为稀释剂,在生产氨基树脂涂料的生产当中,会用到醇类、苯类、苯酐等有机物作为稀释剂等。这些有机物在物料的称量、搅拌、高速分散、研磨、配色、搅拌、低速分散、过滤以及计量、包装等环节都会有一定的挥发,产生有机废气。这些过程往往在独立的室内环境当中进行,此类废气可以进行集中收集并进行处理。但是对于一些特殊地区,如上述有机物的罐区,在有机物的储存过程中也会产生一定量的有机废气,这部分废气难以集中处理为无组织废气。

1.2涂料使用过程中产生的废气

涂料具有广泛的用途,可以用于建筑、家电、汽车生产、家具加工等诸多行业,这些行业在应用涂料的过程中也会产生较多的废气。如汽车生产过程中需要对汽车进行喷漆处理,喷漆的过程中就会有大量的有机物排出进入大气。


2涂料行业废气治理技术分析

喷涂行业废气处理能够通过应用先进的设备,先进的加工工艺加强管理等措施降低有机废气的排放量,但是此行业产生有机废气是难以避免的,仍需要采用较好的末端处理技术进行废气的治理。对此下文主要对喷涂行业适合的末端废气处理技术进行分析,并结合笔者的调查和查询的相关资料对涂料行业有机废气治理常用的几种方法进行分析和论述。

2.1吸附法

涂料行业的有机废气主要包含苯、甲苯、二甲苯、醇类、酯类等物质,这些物质均能够被相应吸附物质进行吸附,从而将废气中的有机物从气相中转移到吸附剂当中,从而有效满足排放标准,其中可以用于涂料行业有机废气吸附的吸附材料包含活性炭、沸石和硅藻土等。由于活性炭表面积较大,吸附能力较强且价格便宜,其应用更加广泛。但是单纯依靠吸附材料进行吸附,吸附后的吸附材料需要再生或处理,吸附的有机物再利用价值较小,而吸附剂的处理又造成二次污染,因此此方法仅适合一些废气浓度较低,并且废气量较少不适合其他方法应用的有机废气处理[3]。

2.2燃烧处理法

焚烧处理是通过将涂料生产和使用中产生废气,加热到一定温度,利用空气中的氧气将其中的甲苯、二甲苯等有机物氧化为二氧化碳和水,从而使废气得到有效的净化。此工艺处理效果较好,能有效保证废气的排放达标,并且其中的热能可以进行回收利用。其中当前焚烧处理工艺包含直接燃烧和催化燃烧,直接焚烧是将废气通过天然气或柴油等燃料加热到700℃~800℃,直接将废气中的有机物进行氧化;催化燃烧是指将废气加热到300℃~400℃,在催化剂的作用下将废气中的有机物进行氧化。由于喷涂行业产生的废气大多数浓度并不高,直接燃烧处理需要额外补加大量的燃料,仅适合处理废气浓度在2000mg/m3以上的废气。

2.3有机溶剂吸收法

喷涂行业产生的有机废气中多数成分都能够在柴油或200#汽油中进行溶解,对此可以利用这类溶剂将喷涂行业产生的废气组分进行吸收,吸收有机物后的溶剂可以作为燃料和稀释剂使用。虽然这种方法操作简单,成本也较低,但是其处理效率不高,并且溶剂也具有一定的挥发性,因此喷漆行业应用此方法进行有机废气处理的企业并不多。

2.4冷凝收集法

涂料生产过程中反应釜中产生的废气具有较高的温度和浓度,因此可以通过冷凝回收的方法进行处理。但是此方法适合于废气沸点较高,浓度较高且具有回收价值的废气。

2.5多方法联合处理

当前涂料行业产生的有机废气浓度不高,一般VOCs浓度均小于500Nm3/h。冷凝等方法并不适用。而单纯的吸附处理会产生大量的吸附废料,造成二次污染,而直接焚烧又会消耗大量的能源,因此当前企业多采用多种方法结合的方式进行涂料行业废气的处理。一般需要首先利用吸附材料将废气中的有机物吸附后,利用高温气流可以将有机物解析的特点,将废气中有机物进行浓缩,然后将脱附后浓缩的废气送至燃烧设备进行燃烧处理。针对此工艺当前包含沸石转轮+RTO/RCO,活性炭吸附+RTO/RCO等。

2.5.1沸石转轮+RTO/RCO处理工艺

此工艺中沸石转轮是指利用沸石分子筛作为吸附材料,设计成转轮的形式,通过转轮的旋转实现有机废气的吸附、脱附和沸石分子筛的再生等操作,从而有效将废气进行浓缩。其中脱附是利用处理后的废气与新鲜空气进行混合,一般控制脱附温度为300℃左右进行脱附,而分子筛的再生是利用新鲜空气或低温有机废气将脱附后的高温沸石分子筛冷却至常温。一般控制废气浓缩至2000mg/m3左右,这样进入焚烧炉处理后,其中有机物的燃烧可以自行满足燃烧所需要的热量,从而有效降低能源的消耗。而RTO和RCO是蓄热式氧化器和催化式氧化器的简称,其中两者都装有蓄热陶瓷,其作用是对排出的热量进行有效的回收,降低排气温度。RTO未装有催化剂,燃烧温度控制在750℃~900℃左右;RCO装有催化剂,燃烧温度控制在300℃~400℃左右。经过转轮浓缩后的有机废气经过RTO/RCO的高温氧化处理,达标后可以直接进行排放。但是由于炉子是高温设备,在处理过程中需要做好安全工作,如加装阻火器,应用LEL等设备进行废气浓度的检测,采用PLC或DCS自控系统进行报警和连锁控制等。

2.5.2活性炭吸附+RTO/RCO处理工艺

此处理工艺和沸石转轮+RTO/RCO处理工艺的原理基本相同,采用活性炭吸附器代替沸石转轮进行有机废气的浓缩。其中使用多个固定床活性炭吸附器交替进行吸附、脱附和冷却处理,如废气风量为60000m3/h,可以设置三个30000m3/h的固定床活性炭吸附器,两个吸附器用于吸附,一个用于脱附和冷却,交替进行处理,其中活性炭的脱附温度控制在120℃左右。经过活性炭吸附处理后的废气经过RTO/RCO的高温氧化处理,达标后可以直接进行排放。但是活性炭更易燃烧,因此需要更加注重安全设施的设置,一般需要加装氮气系统,用于安全保护,并且可实现活性炭的深度再生,延长活性炭的使用寿命。

3结束

语涂料行业的有机废气主要来源于涂料生产工艺和使用过程当中,对此企业应针对生产工艺和设备进行优化,尽可能避免有机物的挥发,同时针对挥发出的有机物进行有效的收集和处理,当前针对反应釜中废气可以采用冷凝方法进行预处理,对于浓度较低但风量较大的有机废气,可以采用沸石转轮+RTO/RCO处理工艺或活性炭吸附+RTO/RCO等吸附和燃烧多联合处理工艺进行治理。

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