4種技術(shù)解決涂料、油墨行業(yè)VOCs排放

中國是涂料、油墨的生產(chǎn)和消費大國，由此帶來的揮發(fā)性有機物（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隊共同開發(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治理需要同時抓住原材料、工藝過程及末端治理三個部分。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，四班三運轉(zhuǎn)工作制。生產(chǎn)工藝主要是固定釜操作，幾乎沒有移動缸操作工藝。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)計處理風(fēng)量約為1萬m3/h，出口能夠達到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。投入成本約1000萬元，運行成本約為50-100萬元之間（取決于連續(xù)運轉(zhuǎn)的時間）。

基本原理

蓄熱式熱氧化爐（RegenerativeThermalOxidizers，RTO）的特點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蓄在蓄熱床中，然后讓進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小時連續(xù)運轉(zhuǎn)的生產(chǎn)企業(yè)，進口濃度在1.5g/m3以上。如果非24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，需要考慮在非運轉(zhuǎn)期的保溫措施，否則會帶來較高的運行成本。

應(yīng)用要點

RTO目前有兩床式、三床式和旋轉(zhuǎn)式等多種形式。因為如果采用兩床RTO，在蓄熱床換向時，會出現(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蓄熱床，其中一個用于預(yù)熱進氣，另一個用于蓄熱降溫排氣，還有一個用于吹掃循環(huán)，吹掃循環(huán)可避免蓄熱床換向時產(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)計風(fēng)量為10萬m3/h。氣體經(jīng)過過濾器，進入轉(zhuǎn)輪濃縮區(qū)，吸附后經(jīng)過排氣筒排放。吸附裝置達到飽和時采用熱空氣脫附。脫附后的廢氣風(fēng)量為1萬m3/h，進入催化氧化裝置，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，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

轉(zhuǎn)輪吸附區(qū)的設(shè)計面風(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)計風(fēng)量為10萬m3/h，設(shè)計運行風(fēng)量為3-4萬m3/h。并安裝有在線監(jiān)測裝置。經(jīng)過監(jiān)測，排放濃度基本上能穩(wěn)定在10ppm左右。第三方檢測的結(jié)果為NMHC<1mg/m3；顆粒物<1.5mg/m3，二甲苯余約0.1mg/m3?？傮w上運行成本在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、高濃度的有機廢氣，然后經(jīng)過催化燃燒凈化。

應(yīng)用要點

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。年度運行成本約50-100萬元。

基本原理

有機廢氣由高壓離心風(fēng)機抽送進入裝有活性炭的吸附槽內(nèi)。在通過活性炭層時，有機溶劑被活性炭吸附在孔隙中。吸附槽吸附一定時間，系統(tǒng)自動啟動真空泵進行抽吸，同時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溶劑和水蒸汽進入冷凝器冷凝成液體后，混合液體進入比重分離槽自動分離。