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涂料行業(yè)有機廢氣來源與治理技術(shù)應(yīng)用分析
來源：科柏盛環(huán)保 發(fā)布時間：2021-07-20
有機廢氣是造成大氣環(huán)境污染的一種重要物質(zhì)，而涂料生產(chǎn)當(dāng)中會產(chǎn)生大量的有機廢氣，如果不進行有效的治理會對大氣環(huán)境造成破壞。對此筆者結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗對當(dāng)前涂料行業(yè)有機廢氣的來源和治理技術(shù)進行分析，以為涂料行業(yè)有機廢氣的治理提供借鑒。
噴涂行業(yè)廢氣處理能夠通過應(yīng)用先進的設(shè)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(yè)產(chǎn)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(shù)進行廢氣的治理。 對此下文主要對噴涂行業(yè)適合的末端廢氣處理技術(shù)進行分析， 并結(jié)合筆者的調(diào)查和查詢的相關(guān)資料對涂料行業(yè)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(yè)的有機廢氣主要包含苯、甲苯、二甲苯、醇類、酯類等物質(zhì)，這些物質(zhì)均能夠被相應(yīng)吸附物質(zhì)進行吸附。從而將廢氣中的有機物從氣相中轉(zhuǎn)移到吸附劑當(dāng)中，從而有效滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，其中可以用于涂料行業(yè)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)和使用中產(chǎn)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(biāo)，并且其中的熱能可以進行回收利用。 其中當(dāng)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(yè)產(chǎn)生的廢氣大多數(shù)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(yè)產(chǎn)生的有機廢氣中多數(shù)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(yè)產(chǎn)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(fā)性，因此噴漆行業(yè)應(yīng)用此方法進行有機廢氣處理的企業(yè)并不多。
2.4 冷凝收集法
涂料生產(chǎn)過程中反應(yīng)釜中產(chǎn)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(lián)合處理
當(dāng)前涂料行業(yè)產(chǎn)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(chǎn)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(dāng)前企業(yè)多采用多種方法結(jié)合的方式進行涂料行業(yè)廢氣的處理。 一般需要*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(shè)備進行燃燒處理。 針對此工藝當(dāng)前包含沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO，活性炭吸附+RTO/RCO 等。
2.5.1 沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO 處理工藝
此工藝中沸石轉(zhuǎn)輪是指利用沸石分子篩作為吸附材料，設(shè)計成轉(zhuǎn)輪的形式。通過轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)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(jīng)過轉(zhuǎn)輪濃縮后的有機廢氣經(jīng)過 RTO/RCO 的高溫氧化處理，達標(biāo)后可以直接進行排放。 但是由于爐子是高溫設(shè)備，在處理過程中需要做好安全工作，如加裝阻火器，應(yīng)用 LEL 等設(shè)備進行廢氣濃度的檢測，采用 PLC 或 DCS自控系統(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)量為 60000 m 3 /h，可以設(shè)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(jīng)過活性炭吸附處理后的廢氣經(jīng)過 RTO/RCO 的高溫氧化處理，達標(biāo)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(shè)施的設(shè)置，一般需要加裝氮氣系統(tǒng)，用于安全保護，并且可實現(xiàn)活性炭的深度再生，延長活性炭的使用壽命。
3 結(jié)束語
涂料行業(yè)的有機廢氣主要來源于涂料生產(chǎn)工藝和使用過程當(dāng)中，對此企業(yè)應(yīng)針對生產(chǎn)工藝和設(shè)備進行優(yōu)化，盡可能避免有機物的揮發(fā)， 同時針對揮發(fā)出的有機物進行有效的收集和處理， 當(dāng)前針對反應(yīng)釜中廢氣可以采用冷凝方法進行預(yù)處理，對于濃度較低但風(fēng)量較大的有機廢氣，可以采用沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO 處理工藝或活性炭吸附+RTO/RCO 等吸附和燃燒多聯(lián)合處理工藝進行治理。
噴涂行業(yè)廢氣處理能夠通過應(yīng)用先進的設(shè)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(yè)產(chǎn)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(shù)進行廢氣的治理。 對此下文主要對噴涂行業(yè)適合的末端廢氣處理技術(shù)進行分析， 并結(jié)合筆者的調(diào)查和查詢的相關(guān)資料對涂料行業(yè)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(yè)的有機廢氣主要包含苯、甲苯、二甲苯、醇類、酯類等物質(zhì)，這些物質(zhì)均能夠被相應(yīng)吸附物質(zhì)進行吸附。從而將廢氣中的有機物從氣相中轉(zhuǎn)移到吸附劑當(dāng)中，從而有效滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，其中可以用于涂料行業(yè)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(yīng)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(yīng)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(chǎn)和使用中產(chǎn)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(biāo)，并且其中的熱能可以進行回收利用。 其中當(dāng)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(yè)產(chǎn)生的廢氣大多數(shù)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(yè)產(chǎn)生的有機廢氣中多數(shù)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(yè)產(chǎn)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(fā)性，因此噴漆行業(yè)應(yīng)用此方法進行有機廢氣處理的企業(yè)并不多。
2.4 冷凝收集法
涂料生產(chǎn)過程中反應(yīng)釜中產(chǎn)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(lián)合處理
當(dāng)前涂料行業(yè)產(chǎn)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(chǎn)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(dāng)前企業(yè)多采用多種方法結(jié)合的方式進行涂料行業(yè)廢氣的處理。 一般需要*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(shè)備進行燃燒處理。 針對此工藝當(dāng)前包含沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO，活性炭吸附+RTO/RCO 等。
2.5.1 沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO 處理工藝
此工藝中沸石轉(zhuǎn)輪是指利用沸石分子篩作為吸附材料，設(shè)計成轉(zhuǎn)輪的形式。通過轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)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(jīng)過轉(zhuǎn)輪濃縮后的有機廢氣經(jīng)過 RTO/RCO 的高溫氧化處理，達標(biāo)后可以直接進行排放。 但是由于爐子是高溫設(shè)備，在處理過程中需要做好安全工作，如加裝阻火器，應(yīng)用 LEL 等設(shè)備進行廢氣濃度的檢測，采用 PLC 或 DCS自控系統(tǒng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(fēng)量為 60000 m 3 /h，可以設(shè)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(jīng)過活性炭吸附處理后的廢氣經(jīng)過 RTO/RCO 的高溫氧化處理，達標(biāo)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(shè)施的設(shè)置，一般需要加裝氮氣系統(tǒng)，用于安全保護，并且可實現(xiàn)活性炭的深度再生，延長活性炭的使用壽命。
3 結(jié)束語
涂料行業(yè)的有機廢氣主要來源于涂料生產(chǎn)工藝和使用過程當(dāng)中，對此企業(yè)應(yīng)針對生產(chǎn)工藝和設(shè)備進行優(yōu)化，盡可能避免有機物的揮發(fā)， 同時針對揮發(fā)出的有機物進行有效的收集和處理， 當(dāng)前針對反應(yīng)釜中廢氣可以采用冷凝方法進行預(yù)處理，對于濃度較低但風(fēng)量較大的有機廢氣，可以采用沸石轉(zhuǎn)輪+RTO/RCO 處理工藝或活性炭吸附+RTO/RCO 等吸附和燃燒多聯(lián)合處理工藝進行治理。
