4種技術(shù)解決涂料、油墨行業(yè)VOCs排放

中國(guó)是涂料、油墨的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，由此帶來的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染成為PM2.5、臭氧污染的重要來源。涂料、油墨生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模小，分布散，不少企業(yè)的生產(chǎn)方式粗放，污染控制水平不高，無組織排放嚴(yán)重。

為了引導(dǎo)涂料、油墨行業(yè)的VOCs治理，亞洲清潔空氣中心聯(lián)合華東理工大學(xué)修光利教授的研究團(tuán)隊(duì)共同開發(fā)了培訓(xùn)材料“涂料油墨生產(chǎn)企業(yè)VOCs排放核算及治理技術(shù)指南”。VOCs治理需要同時(shí)抓住原材料、工藝過程及末端治理三個(gè)部分。以下是培訓(xùn)材料提供的末端治理的部分信息。

1蓄熱式熱氧化處置裝置(RTO)

案例

某船舶涂料制造企業(yè)，占地面積達(dá)70000平方米，年生產(chǎn)能力5000萬升。該企業(yè)年工作日350天，每天24小時(shí)，四班三運(yùn)轉(zhuǎn)工作制。生產(chǎn)工藝主要是固定釜操作，幾乎沒有移動(dòng)缸操作工藝。主要的溶劑為二甲苯。

該企業(yè)將所有的廢氣都收集起來經(jīng)過除塵器后接入到RTO處理裝置。設(shè)計(jì)處理風(fēng)量約為1萬m3/h，出口能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。投入成本約1000萬元，運(yùn)行成本約為50-100萬元之間（取決于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間）。

基本原理

蓄熱式熱氧化爐（RegenerativeThermalOxidizers，RTO）的特點(diǎn)是換熱器采用陶瓷蓄熱床，氧化分解后氣體將自身攜帶熱量傳遞并儲(chǔ)蓄在蓄熱床中，然后讓進(jìn)入氧化器的氣體從蓄熱床中獲得換取熱量。

三床式RTO的工作示意圖（來自于某RTO公司）

適用范圍

原則上適用于24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的生產(chǎn)企業(yè)，進(jìn)口濃度在1.5g/m3以上。如果非24小時(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，需要考慮在非運(yùn)轉(zhuǎn)期的保溫措施，否則會(huì)帶來較高的運(yùn)行成本。

應(yīng)用要點(diǎn)

RTO目前有兩床式、三床式和旋轉(zhuǎn)式等多種形式。因?yàn)槿绻捎脙纱睷TO，在蓄熱床換向時(shí)，會(huì)出現(xiàn)污染物未經(jīng)有效處理直接排放的現(xiàn)象。因此建議至少有三個(gè)蓄熱床，其中一個(gè)用于預(yù)熱進(jìn)氣，另一個(gè)用于蓄熱降溫排氣，還有一個(gè)用于吹掃循環(huán)，吹掃循環(huán)可避免蓄熱床換向時(shí)產(chǎn)生沖擊排放。

2固定床吸附脫附-催化氧化處置裝置

案例

某工業(yè)涂料企業(yè)建立于1995年，位于某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)，屬于某大型涂料公司的分公司之一，主要的溶劑是二甲苯、乙酸乙酯等。其安裝的固定吸附脫附-催化氧化處置裝置設(shè)計(jì)風(fēng)量為10萬m3/h。氣體經(jīng)過過濾器，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪濃縮區(qū)，吸附后經(jīng)過排氣筒排放。吸附裝置達(dá)到飽和時(shí)采用熱空氣脫附。脫附后的廢氣風(fēng)量為1萬m3/h，進(jìn)入催化氧化裝置，在350度下處理后，匯入排氣筒排放。

催化氧化的主要結(jié)果顯示，進(jìn)口濃度（NMHC）在300mg/m3左右，出口濃度（NMHC）約在20mg/m3左右。

基本原理

沸石轉(zhuǎn)輪濃縮-催化氧化裝置，包括了沸石轉(zhuǎn)輪濃縮裝置和催化氧化裝置。在沸石轉(zhuǎn)輪濃縮裝置中，VOCs氣體進(jìn)入吸附區(qū)被吸附，成為凈化氣體排放。當(dāng)吸附區(qū)接近飽和時(shí)，旋轉(zhuǎn)至脫附再生區(qū)釋放VOCs濃縮氣體，并送至催化氧化爐燃燒分解。經(jīng)脫附再生處理后的轉(zhuǎn)輪再旋轉(zhuǎn)至冷卻區(qū)降溫后，繼續(xù)進(jìn)行吸附處理。

典型的工藝流程如下圖7.3所示。

沸石轉(zhuǎn)輪-催化氧化裝置流程示意圖

應(yīng)用要點(diǎn)

轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的設(shè)計(jì)面風(fēng)速不應(yīng)小于3m/s，轉(zhuǎn)輪厚度不宜小于400mm。蓄熱燃燒裝置應(yīng)設(shè)置保溫，爐體外表面溫度須小于60℃。如果進(jìn)口VOCs濃度高于1.5g/m3，則需要考慮后續(xù)處理技術(shù)，以確保達(dá)標(biāo)。

3固定床吸附脫附-冷凝回收裝置

案例

某船舶涂料有限公司，有1個(gè)油漆生產(chǎn)車間，主要產(chǎn)品為船舶及海洋工程漆，年生產(chǎn)能力60000噸。主要的工藝過程是物理混合，采用的主喲啊溶劑為二甲苯、丁醇以及其他固化劑等。

該企業(yè)選擇了活性炭吸附脫附-催化氧化處理裝置（如下圖示）。設(shè)計(jì)風(fēng)量為10萬m3/h，設(shè)計(jì)運(yùn)行風(fēng)量為3-4萬m3/h。并安裝有在線監(jiān)測(cè)裝置。經(jīng)過監(jiān)測(cè)，排放濃度基本上能穩(wěn)定在10ppm左右。第三方檢測(cè)的結(jié)果為NMHC<1mg/m3；顆粒物<1.5mg/m3，二甲苯余約0.1mg/m3。總體上運(yùn)行成本在50萬元/年左右；投資在400萬元左右。

基本原理

吸附濃縮-催化燃燒技術(shù)是將吸附和催化燃燒相結(jié)合的一種集成技術(shù)，將大風(fēng)量、低濃度的有機(jī)廢氣經(jīng)過吸附/脫附過程轉(zhuǎn)換成小風(fēng)量、高濃度的有機(jī)廢氣，然后經(jīng)過催化燃燒凈化。

應(yīng)用要點(diǎn)

該方法適合于大風(fēng)量、低濃度或濃度不穩(wěn)定的廢氣治理，通常適用的濃度范圍低于1500mg/m3。

4固定床吸附脫附-冷凝回收裝置

案例

某涂料（上海）有限公司位于某精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)園區(qū)，規(guī)劃年產(chǎn)能為28萬噸的涂料產(chǎn)品、配套溶劑及輔料產(chǎn)品。目前年產(chǎn)油性涂料6萬噸以上，水性醇酸樹脂12000噸、醇酸樹脂15000噸、聚酯樹脂2000噸、UV樹脂1000噸。

該企業(yè)選擇采用活性炭吸附脫附冷凝回收工藝。投資約300-400萬左右。年度運(yùn)行成本約50-100萬元。

基本原理

有機(jī)廢氣由高壓離心風(fēng)機(jī)抽送進(jìn)入裝有活性炭的吸附槽內(nèi)。在通過活性炭層時(shí)，有機(jī)溶劑被活性炭吸附在孔隙中。吸附槽吸附一定時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)真空泵進(jìn)行抽吸，同時(shí)通入低壓蒸汽加熱氣提溶劑，使活性炭得到再生。從活性炭表面脫附下來的有機(jī)溶劑和水蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成液體后，混合液體進(jìn)入比重分離槽自動(dòng)分離。