鋁型材概況噴涂時(shí)有機(jī)廢氣中VOCs的吸附再生使用

1 引言

最近幾年來(lái)，全國(guó)各地連氣兒多日的霧靄天色 ，使年夜 氣污染防治引發(fā) 社會(huì)和當(dāng)局 的高度存眷 ，響應(yīng) 的綜合治理辦法 也在公家 和媒體的存眷 下，以史無(wú)前例 的速度和力度睜開 。2021年6月14日，國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議公布 了《全國(guó)年夜 氣污染防治十項(xiàng)辦法 》（簡(jiǎn)稱“國(guó)十條”），9月12日，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《年夜 氣污染防治動(dòng)作 計(jì)劃》（以下簡(jiǎn)稱“計(jì)劃”），這是我國(guó)第一份全國(guó)性的空氣污染治理計(jì)劃 ，也被認(rèn)為是我國(guó)有史以來(lái)最為嚴(yán)厲 的年夜 氣治理計(jì)劃?！秳?dòng)作 計(jì)劃》提出到2021年，全國(guó)地級(jí)及以上城市可吸入顆粒物（PM2.5 ）濃度比2021年下降10%以上；京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角等區(qū)域細(xì)顆粒物濃度別離下降25%、20%、15%擺布。

PM2.5的起原 不但 僅是顆粒物，還有化學(xué)回響反映 生成物。是以 《計(jì)劃》的發(fā)布將帶來(lái)加倍 嚴(yán)厲 的VOCs（揮發(fā)性有機(jī)化合物）的減排和防治要求。在VOCs減排方面，中國(guó)一向 正視 不敷 ，但其數(shù)目 現(xiàn)實(shí) 跨越 二氧化硫和氮氧化物，是構(gòu)成 PM2.5和臭氧的主要 身分 。VOCs排放分歧 于二氧化硫和氮氧化物，其排放源分離，普遍 存在于石化、噴涂、印刷、制鞋、家具等行業(yè)，對(duì) 監(jiān)管和治理的挑戰(zhàn)更年夜 。環(huán)保部在本年 2月發(fā)布的《情況 空氣細(xì)顆粒物污染防治手藝 政策（試行）》收羅 定見 稿提出，對(duì)情況 污染嚴(yán)重、污染物排放量年夜 的區(qū)域 ，應(yīng)在國(guó)度 排放尺度 中劃定 出格排放限值或擬定實(shí)行 嚴(yán)厲 的處所 排放尺度 。此中，對(duì)工業(yè)污染源治理，收羅 定見 稿提出，將擬定嚴(yán)厲 、完美 的國(guó)度 和處所 工業(yè)污染物排放尺度 ，明白 各行業(yè)排放節(jié)制 要求；盡快擬定工業(yè)煙（廢）氣中VOCs、氨的國(guó)度 或處所 排放尺度 等。這意味著不但 對(duì)VOCs的排放監(jiān)管將增強(qiáng) ，VOCs的排放尺度 也將提高。這類 情勢(shì) 將為所有排放VOCs的出產(chǎn)企業(yè)，包括鋁型材噴涂行業(yè)帶來(lái)巨年夜 的挑戰(zhàn)。

2 VOCs的熟悉 誤區(qū)

在鋁材噴涂行業(yè)，對(duì)VOCs的熟悉 存在兩個(gè)誤區(qū)，一是以三苯取代 VOCs，認(rèn)為沒有三苯排放或三苯排放達(dá)標(biāo)便可 ，另外一 個(gè)是認(rèn)為采取 水性涂料無(wú)VOCs排放。VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds）的英文縮寫。美國(guó)聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）對(duì)VOC的界說(shuō) 是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何加入年夜 氣光化學(xué)回響反映 的碳化合物。ASTM D3960-98尺度 將VOC界說(shuō) 為任何能加入年夜 氣光化學(xué)回響反映 的有機(jī)化合物。世界衛(wèi)生組織(WHO，1989）對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的界說(shuō) 為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語(yǔ)的國(guó)際尺度 ISO 4618/1-1998和德國(guó)DIN 55649-2000尺度 對(duì)VOC的界說(shuō) 是，在常溫常壓下，任何能自闡揚(yáng)發(fā)的有機(jī)液體和/或固體。同時(shí)，德國(guó)DIN 55649-2000尺度 在測(cè)定VOC含量時(shí)，又做了一個(gè)限制 ，即在每每壓力前提 下，沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于250℃的任何有機(jī)化合物?，F(xiàn)實(shí) 上，從環(huán)保動(dòng)身 ，VOCs的界說(shuō) 分為二類，一類是通俗 意義上的VOCs界說(shuō) ，只申明 甚么 是揮發(fā)性有機(jī)物，或 是在甚么 前提 下是揮發(fā)性有機(jī)物；另外一 類是環(huán)保意義上的界說(shuō) ，也就是會(huì)發(fā)生 風(fēng)險(xiǎn) 的那一類揮發(fā)性有機(jī)物。在我國(guó)《年夜 氣污染物綜合排放尺度 》GB 16297-1996中，固然 沒有對(duì)VOCs排放做直接劃定 ，但現(xiàn)實(shí) 經(jīng)由過(guò)程 對(duì)非甲烷總烴指標(biāo)對(duì)VOCs的排放做了總量限制，同時(shí)又對(duì)苯、甲苯、二甲苯等做了劃定 。非甲烷總烴（NMHC）每每是指除甲烷之外的所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔铮ù酥兄魅绻?C2～C12）。之所以清掃 甲烷，是認(rèn)為除 爆炸燃燒和高濃度梗塞 影響外，甲烷在空氣中即使到達(dá) 高濃度也不會(huì)對(duì)健康造成風(fēng)險(xiǎn) 。而其他所有可揮發(fā)的碳?xì)浠衔镆?證實(shí) 晰的對(duì)健康的影響包括對(duì)中樞神經(jīng)的麻醉感化 ，對(duì)皮膚的刺激，和 對(duì)造血功能的影響等。除直接對(duì)人體健康有害外，在必然 前提 下非甲烷總烴經(jīng)日光照耀 還能發(fā)生 光化學(xué)煙霧，構(gòu)成 PM2.5等，對(duì)情況 和人類造成更年夜 風(fēng)險(xiǎn) 。例如，已有研究證實(shí) PM2.5超標(biāo)和肺癌的多發(fā) 和致死成顯著的正相干 性。是以 ，環(huán)保上所指VOCs和非甲烷總烴是一致的。它包括 所有碳原子在2~12的碳?xì)浠衔?。噴涂企業(yè)積極采取 不含三苯的溶劑型涂料，可有用 下降 較具有健康風(fēng)險(xiǎn) 的三苯排放，但其他溶劑仍在尺度 限制之列，必需 知足 非甲烷總烴的排放限制和排放速度 要求。水性涂料今朝 被普遍 視為環(huán)保產(chǎn)物 ，但現(xiàn)實(shí) 上因?yàn)?涂料機(jī)能 的要求，水性涂料不成避免含有VOCs，如成膜助劑、抗凍劑、乳液的殘留單體等。在水性涂料的噴涂中，仍需斟酌 非甲烷總烴的排放超標(biāo)問(wèn)題。

別的 ，值得留意 的是VOCs排放附帶的氣息 問(wèn)題。因?yàn)?年夜 量的鋁型材噴涂企業(yè)和生涯 區(qū)稠濁，氣息 影響成為針對(duì)鋁型材噴涂企業(yè)的環(huán)保投訴的主要 緣由 。不管 是為了知足 排放尺度 要求，還是為了不 氣息 投訴，從護(hù)衛(wèi)職工和人平易近 大眾 的健康動(dòng)身 、從護(hù)衛(wèi)情況 角度動(dòng)身 ，鋁型材噴涂企業(yè)應(yīng)高度正視 VOCs排放的節(jié)制 和治理。

3 鋁材噴涂有機(jī)廢氣處置懲罰 方案的選擇

今朝 工程實(shí)踐和嘗試中的有機(jī)廢氣處置懲罰 工藝主要分為分化 和收受接管 兩類（如圖一所示）。這些處置懲罰 工藝有些對(duì)照 成熟，有些則存有爭(zhēng)議。在這些工藝中，經(jīng)由過(guò)程 燃燒將VOCs分化 為H2O和CO2是對(duì)照 完全 的治理工藝。燃燒法不存在選擇性，在800~1200℃高溫下，絕年夜 部門VOCs都被分化 。因?yàn)?燃燒法在高溫下運(yùn)行，是以 投資和運(yùn)行費(fèi)用也是所有治理工藝中最高。在噴涂有機(jī)廢氣治理中，因?yàn)?空氣中有機(jī)物熱值低，年夜 部門的燃燒工藝均需要添加燃料助燃。廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實(shí)踐中針對(duì)年夜 風(fēng)量低濃度有機(jī)廢氣主要經(jīng)由過(guò)程 采取 活性炭或其他吸附劑對(duì)VOCs進(jìn)行富集，再經(jīng)由過(guò)程 催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）等工藝來(lái)完全 分化 的工藝線路 ；針對(duì)小風(fēng)量中高濃度的有機(jī)廢氣，則主要經(jīng)由過(guò)程 催化燃燒（CO）或蓄熱燃燒（RTO）處置懲罰 。對(duì)鋁合金概況噴涂有機(jī)廢氣處置懲罰 工藝線路 的選擇主如果 經(jīng)由過(guò)程 收受接管 富集VOCs盡可能 減小燃燒 爐的范圍 ，經(jīng)由過(guò)程 收受接管 熱能削減 燃料或輔助加熱，以削減 投資和平常 運(yùn)行費(fèi)用。但即使 如斯 ，實(shí)踐中噴涂企業(yè)仍對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和平常 治理 感應(yīng) 頭痛。

分化 法中生物分化 工藝主要依托 微生物分化 有機(jī)物，運(yùn)行費(fèi)用較低。然則 因?yàn)?生物分化 需要的時(shí)候 長(zhǎng)，因今生 物分化 工藝所需占地面積較年夜 ，一般工場(chǎng) 難以知足 生物分化 所需的空間要求。同時(shí)，生物分化 的VOC種類有必然 限制，需要憑據(jù) 經(jīng)驗(yàn)和嘗試來(lái)肯定 處置懲罰 結(jié)果 。而光催化、等離子、電暈等方式 在實(shí)踐中的處置懲罰 結(jié)果 有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

與燃燒法比擬 ，因?yàn)?不需要裂解份子 ，而只需要改變VOCs的狀況 ，是以 收受接管 法的運(yùn)行費(fèi)用和投資都較低。收受接管 法中經(jīng)由過(guò)程 吸附收受接管 VOCs合用 局限 最廣，而冷凝、膜分手和接收 等工藝均要對(duì)VOC的種類、濃度等進(jìn)行闡發(fā)，有針對(duì)性的加以采取 。

吸附收受接管 處置懲罰 的主要工藝線路 如圖2所示。

吸附收受接管 處置懲罰 的樞紐手藝 在于吸附劑的選擇，脫附再生工藝設(shè)計(jì)和收受接管 后溶劑的處置懲罰 。因?yàn)?吸附具有富集VOCs的感化 ，是以 異常 適合作為前級(jí)工藝，提高后續(xù)處置懲罰 的結(jié)果 和經(jīng)濟(jì)性。吸附也已成為VOCs處置懲罰 的根基 工藝，但只有使吸附劑脫附才能既使得吸附劑可以再生使用，又能為終究 處置VOCs締造 前提 。吸附處置懲罰 作為一種汗青 悠長(zhǎng) 的傳統(tǒng)工藝，只有和后續(xù)的脫附再生、終究 處置懲罰 相連系 才能闡揚(yáng)最年夜 結(jié)果 。采取 適合 的工藝使得脫附后的VOCs可以收受接管 再使用，不管 是再用于出產(chǎn)，還是用于其他可使用環(huán)節(jié)，都可以實(shí)現(xiàn)燒毀 物的再資本 化，實(shí)現(xiàn)“削減 排放”到“收受接管 資本 ”的巨年夜 改變 。而從資本 收受接管 角度，直接使用最具有價(jià)值，再使用的線路 越長(zhǎng)，價(jià)值越低。實(shí)踐證實(shí) ，吸附收受接管 是一種性價(jià)對(duì)照 高的處置懲罰 工藝，但要闡揚(yáng)這類 工藝的長(zhǎng)處 ，知足 日趨 嚴(yán)苛的排放尺度 要求，還需要對(duì)這類 工藝加以立異 改善 。

4 吸附收受接管 處置懲罰 工藝的改善

廣州尚水環(huán)保節(jié)能科技有限公司在實(shí)踐中主要在以下 方面進(jìn)行改善 ：

（1）吸附劑的選擇

活性炭作為通用吸附劑獲得 普遍 利用，活性炭具有比概況歷年 夜 、孔徑散布 富厚的特點(diǎn)，然則 活性炭也有不合用 的場(chǎng)所 。某些VOCs可以穿度日 性炭造成吸附掉 效。收到活性炭耐溫機(jī)能 影響，不克不及 用于高沸點(diǎn)VOCs和熱風(fēng)脫附場(chǎng)所 。而份子 篩具有孔徑散布 平均 ，耐溫性好的特點(diǎn)。在實(shí)踐中，可憑據(jù) 吸附種類采取 活性炭、活性炭纖維、份子 篩、和 活性炭和份子 篩夾雜 物作為吸附劑，從而擴(kuò)年夜 吸附收受接管 工藝的使用局限 。

（2）吸附床的布局

改善吸附床的布局主要目標(biāo) 是為了在脫附時(shí)獲得 最好 的傳熱結(jié)果 ，從而削減 用于脫附的蒸汽或熱風(fēng)的使用量。改善后的布局將年夜 幅削減 蒸汽或熱風(fēng)的損耗，從而最年夜 限度節(jié)儉脫附能耗。

（3）蒸汽和熱風(fēng)的選擇

蒸汽焓值遠(yuǎn)高于熱風(fēng)，在脫附時(shí)發(fā)生相變，具有較高的傳熱效力 和脫附結(jié)果 ，且平安 性較高。但在對(duì)高沸點(diǎn)VOCs進(jìn)行脫附時(shí)，因?yàn)?需要高溫蒸汽，則無(wú)疑加年夜 了脫附工藝的難度。此時(shí)可斟酌 選用熱風(fēng)脫附。

（4）收受接管 溶劑的處置懲罰

對(duì) 價(jià)值較高、組份單一的液態(tài)VOCs溶劑，可采取 靜置、蒸餾等方式提純直接回用至出產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)資本 收受接管 。對(duì) 價(jià)值較低的夾雜 溶劑，可噴入已建汽鍋 燃燒收受接管 熱值，實(shí)現(xiàn)間接使用，而無(wú)需專門建造昂貴的燃燒 爐。

5 結(jié)語(yǔ)

連系 工程實(shí)踐，對(duì)照分歧 的鋁型材噴涂有機(jī)廢氣處置懲罰 工藝，指出吸附收受接管 工藝的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)和合用 局限 ，介紹本公司對(duì)這類 工藝的改善 ，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)“削減 排放”和“收受接管 資本 ”，協(xié)助噴涂鋁材出產(chǎn)廠家知足 日趨 嚴(yán)厲 的VOC排放尺度 并收受接管 VOCs資本 。綜上所述，鋁型材噴涂工場(chǎng) 應(yīng)高度正視 VOCs的治理，盡早 研究，以知足 排放日趨 嚴(yán)苛的排放尺度 要求。吸附收受接管 工藝是一種性價(jià)對(duì)照 高的處置懲罰 工藝，經(jīng)由過(guò)程 研發(fā)立異 ，該工藝可同時(shí)實(shí)現(xiàn)“削減 排放”和“收受接管 資本 ”，經(jīng)由過(guò)程 收受接管 VOCs既知足 排放尺度 要求，又實(shí)現(xiàn)資本 的再生使用。