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        環保風暴來臨,防水涂料行業如何治理有機廢氣?
        發表時間:2017-12-08     閱讀次數:     字體:【

        摘要:涂料行業有機廢氣具有低濃度、大風量的特點,通過VOCs常用治理工藝的對比分析,得出活性炭吸附-熱風脫附-催化燃燒工藝具有較好的技術經濟性,并通過工程案例進行論證。

        1、涂料行業有機廢氣污染現狀

        目前我國涂料行業溶劑型涂料占總產量的52.1%,遠高于發達國家溶劑型涂料平均30%的水平。由于溶劑型涂料中大量使用有機溶劑,涂料行業成為大氣VOCs產生和排放的重要工業污染源。研究發現,2012年我國涂料產量達到l278.9l萬t,根據有關數據推算,涂料行業溶劑用量達到700萬t左右,占全國VOCs排放總量的13%左右,因此,涂料行業v0Cs貢獻量不容忽視。

        涂料行業有機廢氣排放具有以下特點:有害物質主要是甲苯、二甲苯、乙酸丁酯、丁醇等,此外,混合、研磨工序會還產生大量的細微粉塵,有害物質含量低、VOCs濃度一般在100~600m∥m3,粉塵濃度200~680m∥m3,流量大,一般在5000~100000m3/ll,是典型的大風量、低濃度廢氣。

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        2、有機廢氣治理技術概況

        揮發性有機廢氣種類繁多,特性各異,因此相應地治理技術也各有差異。目前有機廢氣治理技術主要有冷凝法、吸收法、蓄熱氧化法、催化法、吸附法和吸附.催化氧化法等,以及新工藝光催化、等離子等,常見的有機廢氣治理技術見表1。

        2.1 冷凝法

        冷凝法是用來回收VOCs中有價值的有機物,資源化再利用的處理方法。利用有機物質在不同溫度和壓力下的飽和蒸汽壓不同,通過降溫、加壓的方法,使某些物質過飽和而冷凝得以回收。冷凝法具有回收物質存度高、所需設備和操作條件簡單等優點,但由于需要較高的壓力或較低的溫度,運行費用過高。冷凝法適用于高濃度有機廢氣的治理。

        2.2 吸收法

        吸收法是利用吸收液與有機廢氣的相似相溶性原理而達到處理有機廢氣的目的。適用于中高濃度廢氣的治理,但選擇一種廉價且揮發性低的吸收液比較困難,且存在廢液處理的問題,凈化效果不理想。

        2.3 蓄熱氧化法

        蓄熱氧化法是利用高效陶瓷蓄熱體來儲存有機廢氣分解時產生的熱量,并用陶瓷蓄熱體儲存的熱能來加熱未被處理的有機廢氣,從而達到很高的熱效率。通過廢氣氣流的程序切換,實現蓄熱材料的蓄熱和放熱。熱回收效率一般在95%以上,氧化溫度一般在800℃~980℃之間,凈化率98%以上。適合于中高濃度及復雜VOCs治理。對于低濃度、大風量的有機廢氣治理,存在設備投資大、運行成本高的缺點。

        2.4 催化氧化法

        將廢氣加熱到200℃~300℃,在催化劑的作用下氧化分解為二氧化碳和水,達到凈化的目的。具有起燃溫度低、凈化率高、無二次污染、工藝簡單、維護方便、安全性好等優點。本技術適用于中高濃度有機廢氣的治理,工藝成熟。對于低濃度、大風量的有機廢氣治理,存在設備投資大、運行成本高的缺點。

        2.5 吸附法

        利用高孔隙率、高比表面積的吸附劑,依靠物理性吸附(可逆反應)或化學吸附(不可逆反應)作用,將vOCs氣體分子從廢氣中分離,凈化率可達95%,設備簡單、投資少。但存在吸附劑吸附飽和后無法再生,吸附劑更換費用高,且存在二次污染的問題。

        2.6 吸附.回收法

        利用活性炭纖維或顆粒炭等吸附劑吸附有機廢氣,接近飽和后用水蒸氣或惰性氣體進行脫附再生,再生下的高濃度氣體經冷凝、分離回收液體。該技術適用于中、高濃度,有回收價值的有機廢氣治理。

        2.7 吸附.催化燃燒法

        應用新型活性炭吸附濃縮低濃度有機廢氣,吸附接近飽和后引入熱空氣對活性炭進行再生,脫附下的高濃度有機廢氣進入催化燃燒床進行無焰氧化分解,熱氣體在系統中循環使用或增設二次換熱器進行熱能回收。吸附床一般設置兩臺以上,其中一臺脫附或備用,其他吸附,確保系統連續穩定運行。該技術由于先采用活性炭濃縮,減少了要氧化的廢氣量,使后續的催化燃燒設備規模變小,降低了設備投資,盡管被處理的有機物濃度低,但經濃縮后廢氣濃度可以達到自燃狀態以上,所以在燃燒階段,催化燃燒裝置所需外加熱源的功率較小或者不用,同時活性炭再生熱源來自于燃燒后的廢氣,因此運行費用較低。本技術綜合了吸附法和催化氧化的有點,克服兩者單獨使用的缺點,解決治理低濃度、大風量有機廢氣治理的難題,是目前治理大風量、低濃度有機廢氣成熟、實用的技術。

        2.8 生物法

        該法是基于成熟的生物處理污水技術上發展起來,具有能耗低、運行費用少的特點,在國外有一定規模的應用。其缺點在于污染物在傳質和消解過程中需要有足夠的停留時間,從而增大了設備的占地,同時由于微生物具有一定的耐沖擊負荷限值,增加了整個處理系統在停車和啟動時的控制。該法目前在國內污水站廢氣治理中有少量應用,對工業廢氣治理的應用很少。

        2.9 低溫等離子技術

        通過陡峭、脈沖窄的高壓脈電暈,在常溫下產生大量的高能電子或高能電子激發產生的O、OH、N等活性粒子,同時,還可以產生臭氧,各種活性粒子和臭氧與VOCs發生化學反應,破壞VOCs中的C—C、C—H或C=C等化學鍵,由于O、OH基及臭氧具有強氧化能力,結果使分解產生CO:和H20。該技術不采用吸附劑,無需再生處理,無需專人負責,無二次污染,更換及維護保養方便。但等離子體是一門包含放電物理學、放電化學、化學反應工程學及真空技術等基礎學科之上的交叉學科,目前能夠成熟的掌握該技術的單位非常的少,雖有工程應用案例,但凈化率相差較大。

        3、涂料行業有機廢氣治理技術

        綜合上述分析及近年來涂料行業有機廢氣的工程實踐看,吸附.催化燃燒法具有較好的技術經濟適用性,能適應涂料行業有機廢氣的大風量、低濃度的特點。吸附一催化燃燒技術采用活性炭吸附一熱風脫附.催化燃燒技術一余熱利用的技術路線,即通過脫附濃縮解決因初始濃度低而燃燒熱量不夠的問題,又通過將催化燃燒床凈化后的熱風通過補冷風降溫到90℃~120℃后用于蜂窩狀活性炭的脫附再生,余熱得到回收利用,降低了運行成本。

        近年來該技術路線已廣泛應用于涂料行業有機廢氣的治理中。上海國際油漆有限公司、上海華誼涂料有限公司、上海正鷗實業有限公司等多家涂料公司均已采用固定床活性炭吸附一熱風脫附.催化燃燒工藝治理生產過程中產生的有機廢氣。凈化工藝工藝流程見圖l,某涂料公司有機廢氣監測數據見表2。某涂料有限公司采用該工藝,其設備主要技術指標見表3。

        從上述案例運轉狀況來看,凈化系統具有如下特點:

        (1)系統設有多重安全預警,運行安全,無安全事故發生。此外,除了常規的安全措施外,吸附床內還配置了高壓二氧化碳/氮氣自動滅火系統。

        (2)催化燃燒床運行穩定,利用VOCs氧化產生的熱能基本可維持燃燒,電加熱器用電量少。

        (3)粉塵處理采用濾筒除塵+纖維過濾,凈化徹底,對活性炭壽命影響小。

        (4)凈化效果好。經過多次環保驗收監測及內部監測,排放濃度穩定達標。

        (5)PLC全自動化控制、余熱回收系統等,系統操作簡便、維護方便、運行成本低。

        4、結論

        (1)活性炭吸附.熱風脫附一催化燃燒技術具有較好的技術經濟適用性,能適應涂料行業有機廢氣的大風量、低濃度特點,因而在涂料行業有機廢氣治理領域得到了廣泛應用。

        (2)涂料行業有機廢氣中粉塵的處理是治理工程成敗的關鍵,需選擇合適的預處理工藝。

         
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